Estructura y Composición Atmosférica

Composición Atmosférica

Los principales componentes atmosféricos son:

• Gases mayoritarios: N₂ (Nitrógeno), O₂ (Oxígeno), Ar (Argón), CO₂ (Dióxido de Carbono).
• Gases traza: Ne (Neón), He (Helio), N₂O (Óxido Nitroso), CH₄ (Metano), O₃ (Ozono).

Capas de la Atmósfera

De la capa más externa a la más interna:

1. Termosfera
2. Mesosfera
3. Estratosfera
4. Troposfera

Procesos Fotoquímicos y Dinámica Térmica

Ciclo del Ozono Estratosférico

El ozono (O₃) se forma y destruye mediante reacciones fotoquímicas:

• Fotólisis del Oxígeno: La radiación ultravioleta (UV) disocia el oxígeno molecular (O₂ → O + O).
• Formación de Ozono: O₂ + O → O₃.
• Destrucción de Ozono: La radiación UV disocia el ozono (O₃ → O₂ + O) o reacciona con oxígeno atómico (O₃ + O → 2O₂).

Inversión Térmica

Una inversión térmica es una anomalía en el gradiente vertical de temperatura. Normalmente, la temperatura disminuye con la altura. En una inversión:

• Capas Bajas: Aire frío y denso.
• Capas Altas: Aire más cálido.

Este fenómeno se asocia a condiciones anticiclónicas, donde el aire descendente se comprime y se calienta adiabáticamente, creando una capa de aire caliente que impide el ascenso y la dispersión de los contaminantes.

Contaminación Atmosférica: Factores, Fuentes y Tipos

Factores que Influyen en la Contaminación

• Concentración: Concentración del contaminante en el aire.
• Dispersión Espacial: Mecanismos de eliminación y dispersión del contaminante.
• Tipo de Contaminante: Naturaleza química del agente.
• Tiempo de Exposición: Duración de la exposición en personas y animales.

Fuentes de Contaminación

• Naturales: Erupciones volcánicas, tormentas.
• Antropogénicas (Artificiales): Actividad humana (industria, tráfico, etc.).

Tipos de Contaminantes

Se clasifican según su origen y naturaleza:

• Sustancias Químicas:
  • Primarios: Emitidos directamente (ej. SO₂, CO).
  • Secundarios: Formados por reacción en la atmósfera (ej. O₃, ácido sulfúrico).
• Energéticos: Radiaciones ionizantes y no ionizantes, ruido.

Contaminantes Particulares

Partículas (polvo, aerosoles), óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, óxidos de carbono, compuestos orgánicos volátiles, clorofluorocarbonos (CFC).

Fenómenos de Contaminación Específicos

Esmog Industrial (Esmog Sulfuroso)

Se caracteriza por la presencia de dióxido de azufre (SO₂) y hollín. Ocurre en climas húmedos y fríos, asociado a la quema de combustibles fósiles.

Esmog Fotoquímico

Se produce por la reacción de compuestos químicos volátiles e hidrocarburos en presencia de luz solar intensa. Típico de climas soleados y secos. El producto principal es el ozono troposférico, que forma una niebla rojiza.

Dinámica Atmosférica y Dispersión de Contaminantes

Borrasca (Bajas Presiones)

Condiciones de inestabilidad atmosférica que favorecen la dispersión de contaminantes.

• Movimientos Verticales: Ascenso de aire en la zona central (aire menos denso).
• Presión: Bajas presiones en superficie.
• Movimientos Horizontales: Desde fuera (mayor presión) hacia dentro (menor presión), en sentido contrario a las agujas del reloj (en el hemisferio norte).
• Efectos: El ascenso provoca enfriamiento y condensación. Formación de nubes y precipitaciones.
• Dispersión: Favorece la dispersión de los contaminantes.

Anticiclón (Altas Presiones)

Condiciones de estabilidad atmosférica que dificultan la dispersión de contaminantes.

• Movimientos Verticales: Descenso de aire en la zona central (aire más denso).
• Presión: Altas presiones en superficie.
• Movimientos Horizontales: Desde dentro (mayor presión) hacia fuera (menor presión), en el sentido de las agujas del reloj (en el hemisferio norte).
• Efectos: El descenso provoca calentamiento. Sin nubes o nubes altas. No hay precipitaciones.
• Dispersión: No se dispersan los contaminantes.

Efectos de la Contaminación y Medidas de Mitigación

Efectos en la Salud y el Medio Ambiente

• Efectos Respiratorios y Mucosos: Irritación de ojos, garganta y mucosas, tos, dolor de pecho, enfermedades respiratorias (asma).
• Efectos de la Lluvia Ácida: Disminución del pH del agua, afectación de algas y peces, deterioro de la puesta de huevos, deterioro de la clorofila, corrosión de materiales.
• Efectos del Agotamiento del Ozono Estratosférico: Aumento de la radiación UV, incremento de mutaciones, mayor riesgo de cáncer de piel y cataratas, afectación de ecosistemas acuáticos.
• Monóxido de Carbono (CO): Bloquea la fijación de oxígeno en la sangre.

Gases de Efecto Invernadero (GEI)

Los principales GEI son: CO₂, O₃ (Ozono troposférico), CH₄ (Metano) y CFC.

Mecanismo del Efecto Invernadero

1. La superficie terrestre recibe la radiación solar.
2. La superficie se calienta y emite radiación infrarroja.
3. Los GEI absorben esta radiación infrarroja y la reemiten de nuevo hacia la superficie, provocando el calentamiento.

Estrategias de Gestión Ambiental

Las medidas para combatir la contaminación y el cambio climático incluyen:

1. Vigilancia y Seguimiento.
2. Medidas Preventivas: Reducir el uso de combustibles fósiles, restringir el uso de motores, evitar comprar plásticos no biodegradables, reciclar, cuidar bosques, reducir consumo de electricidad, no arrojar basura.
3. Medidas Correctoras: Obligar a la industria a filtrar y desintoxicar emisiones.
4. Medidas Internacionales: Como el Protocolo de Kioto, que busca reducir las emisiones de CO₂ y transferir fondos de países desarrollados para combatir el calentamiento global.

El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) se encarga de evaluar la información científica relevante sobre el cambio climático.

Conceptos de Estabilidad Atmosférica

Gradiente Vertical de Temperatura (GVT)

El Gradiente Vertical de Temperatura (GVT) es la variación de temperatura con la altura. En condiciones normales, la temperatura desciende con la altura.

Gradiente Adiabático Seco (GAS)

El Gradiente Adiabático Seco (GAS) describe la variación de temperatura de una masa de aire en movimiento sin intercambio de calor con el exterior (proceso adiabático).

• Cuando el aire asciende, la presión disminuye, se expande y la temperatura desciende.
• Cuando el aire desciende, la presión aumenta, se contrae y la temperatura aumenta.

Relación GVT y GAS con la Estabilidad

• Condiciones de Borrasca (Inestabilidad): El GVT es mayor que el GAS.
• Condiciones Anticiclónicas (Estabilidad): El GAS es mayor que el GVT.

Inversión Térmica y Contaminantes

Una inversión térmica es una anomalía donde la temperatura de la atmósfera aumenta con la altura. Este fenómeno se presenta en noches despejadas de invierno bajo condiciones anticiclónicas fuertes.

La capa de aire caliente superior impide el ascenso del aire contaminado, atrapando los contaminantes cerca de la superficie. Este fenómeno, junto con la alta concentración de automóviles, es un factor clave en la contaminación urbana.