Tema 1: ATMÓSFERA Y CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS.

1. Atmósfera. 2. Composición de la atmósfera. 3. La estructura: según gradiente térmico, según composición. 4. Funciones de la atmósfera: importancia planetaria y biológica,

importancia para el hombre. 5. Contaminantes da atmósfera. Clasificación

• Físicos: ruidos, vibraciones y radiaciones ionizantes. • Químicos • Biológicos: organismos vivos provenientes de animales y plantas

6. Clasificación de los contaminantes químicos • Por su generación: primarios y secundarios • Por su origen: naturales y antropogenéticos • Por su tamaño: iones, materia suspendida y materia

sedimentable. 7. Características de los principales contaminantes:

• Monóxido de carbono • Materia particulada • Óxidos de azufre. Ciclo del azufre. • Óxidos de nitrógeno. Ciclo do nitrógeno • Hidrocarburos

8. Características de los contaminantes secundarios 9. Focos de emisiones de contaminantes: fijos, móviles y compuestos 10. Fuentes de contaminación: combustión, transporte, industria.

1. ATMÓSFERA.

Desde un punto de vista descriptivo, la atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea a nuestro planeta, la protege de radiaciones y nos permite respirar, síntesis de una serie de campos (de presión, de temperatura, de humedad, etc.). Se trata de un fluido formado por una mezcla de gases (principalmente, 02 y N2), con una composición cuantitativamente constante hasta aproximadamente los 100 Km de altura. Rodea todo el planeta, no existiendo un límite claro entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario.

La masa total de la atmósfera se ha estimado en 56.000 billones de toneladas. Debido a la gravedad, la mayor parte de dicha masa se encuentra en las altitudes inferiores: en los primeros 6 Km de altura se localiza aproximadamente la mitad de la masa atmosférica, el 99,9% por debajo de los

30 Km, y el 99,999% por debajo de los 100 Km. En consecuencia, la densidad del aire y la presión atmosférica disminuyen con la altura.

La atmósfera terrestre es en realidad una consecuencia de la vida. Las proporciones de gases presentes en la atmósfera primitiva contrastan con las de la atmósfera actual, que es el producto de los procesos metabólicos de los seres vivos y sólo en parte de la historia geológica y cosmológica. James Lovelock, va más alla al afirmar que la tierra es un ser vivo con procesos de cambio y adaptación que se rigen por las mismas leyes y mecanismos que los que gobiernan cualquier organismo superior. De igual forma que la sangre en los mamíferos es el fluido a través del cual expresan los mecanismos homeostáticos (Claude Bernard) la atmósfera es el medio de regulación básico de la actividad vital de la tierra. La salud de la atmósfera entendida asi es un fiel reflejo de la actividad fisiológica del planeta.

2. COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA.

La naturaleza compresible de los gases determina que la atmósfera presente una estructura vertical de capas superpuestas de límites no bien definidos. Las variaciones en la composición química de estas capas tienen una importante repercusión sobre la termodinámica de la atmósfera; la existencia de un gradiente de temperatura es característica de cada estrato. Dichos gradientes de temperatura constituyen el llamado perfil térmico de la atmósfera.

La atmósfera es una mezcla de gases que lleva en suspensión diversos cuerpos extraños, tanto sólidos como líquidos. En esta mezcla, y hasta los 90-100 Km de altitud (lo que significa la casi totalidad de la masa atmosférica), la composición del aire es notablemente homogénea, al menos respecto a sus tres componentes principales, nitrógeno, oxígeno y argón, que suman el 99,95% de la masa total atmosférica. El resto son diversos gases (dióxido de carbono, neón, helio, metano, criptón, etc.; ver la tabla 1), incluyendo vapor de agua, cuyo papel en el comportamiento de la atmósfera es decisivo. Las características de los distintos componentes vienen indicadas en la tabla 2. Por encima de los 20 Km de altitud, la absorción de parte de la energía procedente del Sol (la correspondiente a longitudes de onda corta y muy corta), provoca la disociación de las moléculas de los gases y la formación de iones. Este proceso es especialmente importante entre los 20-50 Km (ozonosfera; ver más adelante), y por encima de los 90 Km de altitud (heterosfera), en donde los distintos iones se distribuyen según su peso; dado que Ios más ligeros son H2 y He, estos elementos pueden escapar a la atracción terrestre, siendo los que se están intercambiando continuamente entre la atmósfera y el espacio exterior. En estas capas altas de la atmósfera (por encima de los 90 Km) es en donde se pueden producir dos tipos de fenómenos luminosos:

-los resplandores celestes, causados por la formación de iones excitados que desprenden el exceso de energía en forma de luz (luminiscencia);

-las auroras, debidas al bombardeo sobre la atmósfera de protones y electrones procedentes del Sol, desviados hacia los polos por el campo magnético terrestre.

Contrariamente a los demás gases de la mezcla atmosférica, que se encuentran en proporción aproximadamente constante, el vapor de agua y el ozono presentan variaciones acusadas en su distribución. El vapor de agua aparece en cantidades extremadamente variables en el espacio y en el tiempo. Su concentración disminuye rápidamente con la altura, de manera que deja prácticamente de existir hacia los 15 Km de altitud. A nivel de superficie, su concentración también varía con la zona, oscilando desde la saturación (humedad relativa del 100%, aproximadamente un 4% de la composición gaseosa total, en zonas ecuatoriales y tropicales marinas) hasta su casi

inexistencia (humedad relativa del 20%, en los desiertos). Por su parte, el ozono (03) está presente en una cantidad global muy pequeña, pero con elevados niveles de concentración entre los 20-50 Km (ozonosfera), siendo de gran importancia para la vida en superficie.

Las partículas o cuerpos extraños líquidos en suspensión son los aerosoles formados por las olas y caídas de agua, y las gotas de agua que constituyen las nubes y las precipitaciones; desde este punto de vista, una nube no sería más que una suspensión coloidal en el seno del aire. Los cuerpos extraños sólidos son partículas de sales marinas (formadas por evaporación del agua de los aerosoles originados por las olas), polvo, cenizas y estructuras biológicas (esporas, polen, pequeños invertebrados, etc.).

Todas estas partículas extrañas, procedentes de la superficie terrestre, suelen encontrarse en las capas bajas de la atmósfera (hasta los 10-15 Km de altura). A mayores altitudes se encuentran cristalitos de hielo (que constituyen las nubes altas), partículas radiactivas procedentes de explosiones nucleares, y polvo procedente de la desintegración de meteoritos (estrellas fugaces).

3. LA ESTRUCTURA

La distribución vertical de la atmósfera en pisos o capas es distinta según la variable meteorológica que adoptemos para estudiar su variación con la altura. Aquellas variables que responden a campos cuya distribución vertical sea relativamente uniforme darían lugar, evidentemente, a una atmósfera verticalmente homogénea con respecto a la variable considerada (caso, por ejemplo, de la presión). Sin embargo, existen otras variables con importantes discontinuidades verticales, de manera que para ellas la atmósfera es una sucesión de estratos más o menos bien definidos, cada uno con sus características propias. La división vertical de la atmósfera se efectúa a partir de estas variables, de las que las más representativas son la temperatura y la composición química / conductividad eléctrica; es decir, la división de la atmósfera en estratos responde, por un lado, a un criterio térmico, y por otro, a un criterio químico / eléctrico.

3. 1. Estructura según el gradiente térmico

La variación de la temperatura con la altitud permite diferenciar distintos estratos atmosféricos (denominados con la terminación -fera), separados por zonas de transición (denominadas con la terminación -pausa) (Figura 1 ):

Troposfera: es la capa más baja, en contacto con la superficie del planeta; su grosor es variable, alcanzando hasta unos 9 Km de altitud en los polos, 11 en las latitudes medias y 15 en el ecuador; este diferente grosor según la latitud es debido al efecto de la rotación sobre la masa atmosférica, que provoca su acumulación en la zona media del planeta (donde el radio de giro, y por tanto la fuerza centrífuga, es mayor). A pesar de su reducido espesor, contiene el 75% de la masa total de la atmósfera y virtualmente todo el vapor de agua y los aerosoles presentes en el aire.

La disminución de la temperatura se mantiene hasta aproximadamente los -53°C, valor que se alcanza hacia los 10 Km de altitud sobre los polos y los 18 Km sobre el ecuador. Este nivel corresponde a la tropopausa , que marca el límite superior de la troposfera, por encima del cual se presenta una zona isotérmica o con ligera inversión térmica, de unos 10 Km de grosor. Esto limita eficazmente la ascendencia del aire, convirtiéndose entonces la tropopausa en una auténtica "tapadera" de la troposfera, actuando además a modo de "techo" del tiempo atmosférico.

Estratosfera : es la capa situada desde la tropopausa hasta aproximadamente los 50 Km de altitud y en ella se produce un gradiente positivo de la temperatura. Ello impide la ascensión de las masas frías de aire, más densas, por encima de las masas más calientes, menos densas. Este hecho origina el establecimiento de lo que se denomina con el nombre de capa de inversión, en la que no se producen movimientos convectivos verticales, sino tan solo movimientos horizontales de las masas de aire, lo cual configura la estructura en estratos característica de esta zona de la atmósfera. La estratosfera es en consecuencia, una zona meteorológicamente tranquila, aunque químicamente no. El gradiente vertical de temperatura es al principio prácticamente nulo, para convertirse en positivo por encima de los 20 Km; al llegar a la estratopausa (50 Km), la temperatura del aire ha alcanzado valores cercanos a los que se registran a nivel del suelo. La causa de este comportamiento térmico es debida a la absorción de radiación ultravioleta por la capa de ozono (y en menor medida por algo de vapor de agua y de dióxido de carbono, también presentes), cuyo espesor coincide con el de la propia

estratosfera, aunque la máxima concentración de ozono se encuentra hacia los 25 Km de altitud.

Mesosfera : se extiende entre los 50-90 Km de altitud. El enrarecimiento del aire ocasiona su pérdida de poder de absorción de radiaciones, dando lugar a que la temperatura disminuya de nuevo con la altura (el gradiente de temperatura vuelve a ser negativo, como en la troposfera) hasta ser del orden de -90°C alrededor de los 80-90 Km de altitud, en d onde se encuentra la mesopausa . No obstante, a diferencia de la troposfera, la densidad en esta zona es muy baja, con lo que los movimientos convectivos son prácticamente inexistentes. Aunque a los 65 Km la ionización ocasionada por la absorción de longitudes de onda corta, principalmente por el oxígeno atómico, empieza a ser notable, no es hasta más allá de la mesopausa cuando se hace lo suficientemente intensa para que el consecuente calentamiento sea capaz de hacer que el gradiente vertical de temperatura cambie de signo.

Termosfera: se localiza por encima de los 90 Km de altitud. Esta zona se caracteriza por el aumento de temperatura con la altura, consecuencia de la absorción de radiaciones de onda corta y del rozamiento con los vientos solares. Por encima de los 100 Km la temperatura alcanza pronto valores similares a los registrados cerca de la superficie terrestre, hasta llegar a ser del orden de 1.000°C más allá de los 350 Km; no obstant e, estos valores tienen un significado esencialmente teórico, ya que el aire está tan enrarecido que el suministro de calor del aire a los cuerpos que pasen por esta zona (p.e., satélites artificiales) queda reducido a extremos insignificantes. A este nivel se considera que se encuentra la termopausa . Las "temperaturas" de la termosfera sufren amplias variaciones diurnas y estacionales, con valores máximos de día y en los periodos de mayor actividad de las manchas solares.

Exosfera: es una región sobre la que no hay aceptación unánime, ya que en ella predominan las condiciones del medio interplanetario sobre las del medio atmosférico. Se encuentra desde los 600 Km en adelante, hasta

aproximadamente los 1.000 Km de altitud. Esta zona será esencialmente isotérmica.

3.2. Estructura según la composición química / cond uctividad eléctrica

La atmósfera puede considerarse dividida en dos regiones: homosfera y heterosfera, que se

distinguen claramente, además de por las consideraciones de tipo químico, porque la homogeneización de los componentes gaseosos en la homosfera viene dominada por los movimientos convectivos de las masas de aire, mientras en la heterosfera predomina la difusión, es decir, el transporte de materia por un gradiente de concentración.

Homosfera : abarca desde el suelo hasta los 90-100 Km de altura, y se caracteriza por tener una composición química bastante homogénea, debido a los procesos de mezcla causados por los movimientos turbulentos del aire que se producen en esta zona. No obstante, a altitudes desde los 50 Km hasta el final, la radiación solar provoca la fotodisociación de algunas moléculas, diferenciándose una capa denominada ionosfera . Dentro de la homosfera, a los 20-50 Km de altitud, la radiación ultravioleta provoca la formación de ozono a partir de oxígeno molecular, denominándose a esta capa, ozonosfera . Consecuencia de la presencia de iones, entre los 20-150 Km se suele definir otra capa, la quimiosfera , caracterizada por la gran cantidad de reacciones químicas que en ella se producen.

Heterosfera: es la capa por encima de los 100 Km, con una composición variable según la altitud. El límite no es rígido, ya que a partir de los 70 Km de altitud, la acción fotoquímica de la radiación solar influye cada vez más en la composición del aire, sobreponiéndose paulatinamente a los procesos de mezcla, hasta llegar a convertirse en esta capa en el agente determinante de la composición atmosférica. En la región inferior de la heterosfera la presencia de moléculas de los principales constituyes atmosféricos, nitrógeno y oxígeno, es relativamente importante, dependiendo de la difusión de estos gases desde la homosfera. Sin embargo, debido a la acción fotoquímica de la radiación solar incidente, tienen lugar diversos procesos de ionización y de disociación, responsables de que la composición de la heterosfera varíe con la altura, entrando a formar parte de la misma átomos, iones y electrones libres, cuya distribución depende de su densidad. Esta distribución presenta variaciones, encontrándose una acumulación de iones hacia los 100 Km, la llamada capa E

o de Kenelly-Heaviside, y dos acumulaciones más hacia los 200 Km, las llamadas capas F1 F2 de Appleton.

3. CONTAMINANTES DE LA ATMÓSFERA.

Pueden existir tres grandes grupos de contaminantes:

• Contaminantes físicos • Contaminantes químicos • Contaminantes biológicos.

• Contaminantes químicos (materia):

a) En forma molecular: - gases: no proceden de evaporación - vapores: proceden de evaporación

b) En forma de agregados moleculares: - Sólidos: fibras o partículas que a su vez pueden ser polvo si su origen es mecánico o humo si el origen es térmico. - líquidos: niebla

- Contaminantes físicos (energía):

a) mecánicos: ruido, vibraciones b) electromagnéticos: radiaciones

- Contaminantes biológicos (seres vivos)

4. CLASIFICACIÓN DE LOS CONTAMINANTES QUÍMICOS:

4.1. Definición:

La contaminación atmosférica es la presencia en la atmósfera de una o más sustancias o niveles de energía en concentraciones y duración tales que puedan originar riesgos, daños o molestias a las personas y al resto de los seres vivos, perjuicio a los bienes, o cambios de clima.

Para que exista contaminación deben cumplirse estas condiciones:

a) Presencia de una sustancia extraña y no deseada en el aire. b) Concentración suficiente c) Permanencia durante un tiempo determinado d) Interferir el confort, salud, bienestar, disfrute de los bienes de las

personas, etc.

4.2. Unidades. Desde el punto de vista de su origen los elementos contaminantes se clasifican en dos grupos: primarios y secundarios, según procedan de fuentes o focos identificables o en el seno de la misma atmósfera

o formados a partir de la reacción entre dos contaminantes primarios o con los constituyentes del aire. Se consideran asimismo contaminantes otros factores que alteran la calidad del aire, el ruido y la contaminación en forma de energía, es decir las radiaciones ionizantes.

Es común expresar la cantidad de un contaminante gaseoso presente en el aire como partes por millón (ppm). Así:

1 ������ � ��� �� �� � �����

10^6 ���ú���� � (��� �� �� + ���)= 1���

La masa de un contaminante se expresa como microgramos de contaminante por m3 de aire. La fórmula es:

������� ���

����� �ú����= μ�/�3

A 25ºC y una presión de 101.3 kPa (1 atm) la relación entre las partes por millón y los microgramos por metro cúbico se encuentra de:

� ���

� ���=

ƍ��� ����

� ���

!"���

ƍ ��� #� $=

����

� ���

!"���

#� $

Donde se supone que el gas contaminante es un gas ideal y M cont es la masa molar del contaminante. Si se toma P como 1atm, T como 298K y Ru como 0.082 atm. m3 /kg mol K la ecuación se reduce a

����

� ���=

����

� ���

"���

24.5

Masa contaminante/unidad de volumen = kg/m3. Finalmente al multiplicar al lado derecho por 109 para convertir la masa a microgramos y al dividir por 106

de manera que se pueda expresar )*+,-

)./01 como partes por millón se obtiene

entonces que la relación entre µg/m3 y ppm a 1 atm y 25ºC es igual a :

µg/m3=223 4 215+ 3+61*76.0

89.: (10���� 3)

Para las condiciones de 1 atm y 0ºC (273K) la constante en el denominador se convierte en 22.4 l. A veces las concentraciones se expresan también en partes por billón (ppb* partes por milmillones) o partes por cien millones (ppcm). Ver ejercicios.

4.4. Tipos de contaminantes atmosféricos

Los vapores, humo, neblina y niebla forman una clase más amplia llamada aerosoles.

Las materias de la 2 a la 6 inclusive de la lista general se pueden agrupar en dos amplias clasificaciones contaminantes primarios y secundarios . Los contaminantes primarios son los emitidos directamente por las fuentes, mientras que los secundarios son los que se forman en la atmósfera por reacciones entre los contaminantes primarios y las especies químicas presentes en la atmósfera usualmente.

Las fuentes emisoras de contaminantes químicos a la atmósfera se dividen atendiendo a su origen en dos grandes grupos:

- Fuentes naturales: en este caso la presencia de sustancias contaminantes en la atmósfera se debe a causas naturales.

- Fuentes antropogénicas: l os contaminantes presentes en la atmósfera tienen su origen en las diversas actividades humanas.

Las emisiones debidas a las fuentes naturales, a nivel de emisiones globales, son de gran importancia frente a las debidas a fuentes antropogénicas. Sin embargo, estas últimas, de manera general, se encuentran concentradas en áreas urbanas e industriales, por lo que desde un punto de vista regional, son las principales causantes de los problemas asociados con la contaminación atmosférica.

4. CARACTERÍSTICAS DE LOS PRINCIPALES CONTAMINANTES :

4.1 La materia particulada o partículas

Partícula es un término que se emplea para describir las materias sólidas y líquidas, dispersas y arrastradas por el aire, mayores que las moléculas individuales (0.0002 µm), pero menores de 500 µm. Podríamos a la vez distinguir entre lo que llamamos fibras y partículas en general atendiendo a la relación longitud y espesor de la partícula y siempre que exista entre ellos la relación de un tercio o superior.

Sin embargo más importante que la concentración total es la distribución en tamaño de la partícula:

rtante que la concentración total es la distribución en

rtante que la concentración total es la distribución en

Las partículas finas se forman por condensación de vapores calientes durante los procesos de combustión, tienden a desaparecer

Las partículas finas se forman por condensación de vapores calientes durante los procesos de combustión, tienden a desaparecer por coagulación

Las partículas finas se forman por condensación de vapores calientes durante por coagulación .

Las partículas finas en modo de acumulación proceden de núcleos de Aitken (condensación de vapores provenientes de gases atmosféricos) por coagulación aumentan de tamaño y se depositan con la lluvia.

Las partículas gruesas se forman por procesos mecánicos de origen natu(polvo en el viento) o antropogénico caso de la industria del cemento. Pueden proceder de combustiones incompletastamaño tienden a sedimentar permaneciendo poco en la atmósfera.

Los estándares europeos tienden a di

• Partículas en suspensión (partículas finas o

• Partículas sedimentables

Fig. Mecanismos de formación y deposición de las partículas.

finas en modo de acumulación proceden de núcleos de Aitken (condensación de vapores provenientes de gases atmosféricos) por coagulación aumentan de tamaño y se depositan con la lluvia.

Las partículas gruesas se forman por procesos mecánicos de origen natu(polvo en el viento) o antropogénico caso de la industria del cemento. Pueden proceder de combustiones incompletas, hollín y cenizas. Debido a su mayor tamaño tienden a sedimentar permaneciendo poco en la atmósfera.

Los estándares europeos tienden a diferenciar entre:

Partículas en suspensión (partículas finas o PM25)

Partículas sedimentables (partículas gruesas)

ecanismos de formación y deposición de las partículas.

finas en modo de acumulación proceden de núcleos de Aitken (condensación de vapores provenientes de gases atmosféricos) por

Las partículas gruesas se forman por procesos mecánicos de origen natural (polvo en el viento) o antropogénico caso de la industria del cemento. Pueden

, hollín y cenizas. Debido a su mayor tamaño tienden a sedimentar permaneciendo poco en la atmósfera.

ecanismos de formación y deposición de las partículas.

4.2. Compuestos de carbono

- Monóxido de carbono (CO):

El monóxido de carbono es un gas incoloro e inodoro, y muy tóxico con una densidad ligeramente inferior a la del aire. Su concentración es más elevada en el ámbito urbano donde se superan valores de 200 ppm frente a los 100ppb medios del hemisferio norte.

El monóxido de carbono se forma debido a la combustión incompleta del carbono o de compuestos que lo contienen:

2 C + O2 → 2 CO

Sus fuentes más importantes son la oxidación de hidrocarburos (especialmente metano) y los procesos de combustión tanto antropogénicos como naturales. Se estima que un 70-75 % del CO tiene su origen en la actividad humana. La eliminación del CO se produce por reacción con radicales OH y en menor cantidad por la captación de los suelos. Con la salvedad de sus efectos tóxicos por acumulación local, en ciudades y ambientes cerrados el CO no representa un papel significativo en el proceso de contaminación atmosférico.

A los niveles en que se encuentra en el aire urbano, el monóxido de carbono no parece afectar a las plantas, pero es venenoso para los seres humanos. Interfiere con el transporte del oxígeno en el torrente sanguíneo. La hemoglobina (que se representa mediante el símbolo Hb), es el compuesto de la sangre que transporta el oxígeno. La hemoglobina se combina con el oxígeno en los pulmones para formar oxihemoglobina (HbO2), que fluye a través de la sangre para llevar oxígeno a todas las células del cuerpo. El monóxido de carbono, que penetra en los pulmones debido al aire contaminado o al humo del cigarrillo, puede combinarse con la hemoglobina para formar carboxihemoglobina (HbCO). El monóxido de carbono se une firmemente a la hemoglobina, evitando el transporte normal del oxígeno.

El nivel de monóxido de carbono que se absorbe en la sangre depende del contenido de éste en el aire. Después de respirar aire que contiene monóxido de carbono durante cierto periodo, el nivel de este compuesto en la sangre llega a un nivel específico. Sin embargo, los niveles del torrente sanguíneo se reducen cuando disminuye el nivel del monóxido de carbono en el aire. Los niveles bajos del monóxido de carbono pueden reducir la capacidad de la persona para percibir la luz, o pierden cierta capacidad para calcular el paso del tiempo. Los niveles un poco más elevados reducen el abastecimiento de oxígeno a los músculos cardiacos y pueden producir ataques al corazón en personas vulnerables.

A concentraciones más altas el monóxido de carbono en la sangre puede causar dolores de cabeza, fatiga, somnolencia, estados de coma y hasta la muerte (valores por encima de 750 ppm).

-El dióxido de carbono (CO 2):

Es un gas incoloro e inodoro más denso que el aire y que presenta en la atmósfera concentraciones medias de unos 300 ppm. Debido a su carácter atóxico y a su presencia natural en la atmósfera no es en sentido estricto un contaminante atmosférico. Sin embargo dado su gran potencial como gas efecto invernadero el vertido antropogénico de este gas a la atmósfera por los procesos de combustión supone por su acumulación una potencial amenaza para el equilibrio climático de la Tierra.

-Los hidrocarburos (HC):

Los HC son un amplio grupo e compuestos caracterizados por la presencia de carbono e hidrógeno en su molécula. Mientras que los derivados del azufre o del nitrógeno presentes en la atmósfera están perfectamente determinados, los HC, dada su gran variedad y baja concentración suelen estudiarse atendiendo a su “clase” fundamental ya que la identificación rutinaria de HC aislados fuera de estudios muy especializados es tarea prácticamente imposible. Muchas de las reacciones en las que participan y los efectos que producen son desconocidos. Los HC de mayor importancia en contaminación atmosférica son: alcanos, alquenos, alquinos, aldehídos y cetonas.

• Alcanos: (hidrocarburos saturados o parafinas)

Presentan enlaces simples C-C pueden presentarse en forma de cadena abierta (genéricamente CnH2n+2) o en forma cíclica (cicloalcanos o cicloparafinas).

Los alcanos reaccionan habitualmente por sustitución de un átomo de hidrógeno. Sin él forman radicales libres (por ej. Radical alquilo CH3- CH2. éste radical etilo) extremadamente reactivos que juegan un papel muy importante en la química atmosférica.

• Alquenos (olefinas)

Son HC de dobles enlaces C=C en su molécula. En su forma cíclica pasan a denominarse hidrocarburos aromáticos cuyo mayor representante es el benceno C6H6.

En general son más reactivos que los alcanos.

• Alquinos

Son compuestos con enlaces triples entre átomos de C en su molécula. El más importante de éstos es el acetileno HC≡CH que aparece en la atmósfera urbana contaminada como resultado de los vehículos a motor.

• Aldehidos y cetonas:

Contienen oxígeno en su molécula en forma de radical carbonilo (C=O) por lo que presentan numerosas propiedades químicas comunes dependientes de la reactividad de este doble enlace. La distinción entre aldehídos y ceen la posición del grupo carbonilo, central en cetonas, final en aldehídos.

Los HC con la excepción del metano se encuentran en bajas concentraciones en la atmósfera. Los más importantes para la química atmosférica son los de cadena corta (hasta 5 C) gases a temperatura ordinaria y algunos compuestos aromáticos denominados compuestos orgánicos volátiles (COV) incluyendo al metano. Es frecuente diferenciar los grupos VOC metano y los VOC no metano.

El metano es el hidrocarburo de mayor emisiómillones de Tm vertidas anualmente. Unos 100 provenientes de combustibles fósiles (gas natural, minas de carbón e industria del petróleo) y el resto de tierras pantanosas y antropogénicas (excretas del ganado…). El metano tiene una gran persistencia atmosférica del orden de años frente a otros VOC cuya vida media atmosférica es de algunas semanas. Es eliminado por reacción con el radical OH de la atmósfera y por fijación microbiana en el suelo. depuración del metano es inferior a su generación, acumulándose en nuestra atmósfera. Las consecuencias de esta acumulación

Contienen oxígeno en su molécula en forma de radical carbonilo (C=O) por lo que presentan numerosas propiedades químicas comunes dependientes de la reactividad de este doble enlace. La distinción entre aldehídos y ceen la posición del grupo carbonilo, central en cetonas, final en aldehídos.

Los HC con la excepción del metano se encuentran en bajas concentraciones en la atmósfera. Los más importantes para la química atmosférica son los de

hasta 5 C) gases a temperatura ordinaria y algunos compuestos aromáticos denominados compuestos orgánicos volátiles (COV) incluyendo al metano. Es frecuente diferenciar los grupos VOC metano y los VOC no

El metano es el hidrocarburo de mayor emisión a la atmósfera unos 500 millones de Tm vertidas anualmente. Unos 100 provenientes de combustibles fósiles (gas natural, minas de carbón e industria del petróleo) y el resto de tierras pantanosas y antropogénicas (fermentación entérica, vertederos,

as del ganado…). El metano tiene una gran persistencia atmosférica del orden de años frente a otros VOC cuya vida media atmosférica es de algunas

reacción con el radical OH de la atmósfera y por fijación en el suelo. Los últimos estudios apuntan a que la tasa de del metano es inferior a su generación, por lo que este gas estaría

tra atmósfera. Las consecuencias de esta acumulación

Contienen oxígeno en su molécula en forma de radical carbonilo (C=O) por lo que presentan numerosas propiedades químicas comunes dependientes de la reactividad de este doble enlace. La distinción entre aldehídos y cetonas reside en la posición del grupo carbonilo, central en cetonas, final en aldehídos.

Los HC con la excepción del metano se encuentran en bajas concentraciones en la atmósfera. Los más importantes para la química atmosférica son los de

hasta 5 C) gases a temperatura ordinaria y algunos compuestos aromáticos denominados compuestos orgánicos volátiles (COV) incluyendo al metano. Es frecuente diferenciar los grupos VOC metano y los VOC no

n a la atmósfera unos 500 millones de Tm vertidas anualmente. Unos 100 provenientes de combustibles fósiles (gas natural, minas de carbón e industria del petróleo) y el resto de

fermentación entérica, vertederos, as del ganado…). El metano tiene una gran persistencia atmosférica del

orden de años frente a otros VOC cuya vida media atmosférica es de algunas

reacción con el radical OH de la atmósfera y por fijación Los últimos estudios apuntan a que la tasa de

por lo que este gas estaría tra atmósfera. Las consecuencias de esta acumulación

se relacionan con las del CO2, con el que comparte su cualidad de gas efecto invernadero.

Los compuestos orgánicos volátiles (VOC) son un numeroso grupo de compuestos. En la atmósfera se han detectado alrededor de 600, cuyo origen es antropogénico. Mayoritariamente se deben a la combustión incompleta de los productos del petróleo (gases de escape) y a las pérdidas por evaporación (desde los depósitos de los vehículos, desde los motores o durante el llenado de los depósitos). Los vehículos a motor generan la mayor parte de los alcanos y compuestos aromáticos presentes en la atmósfera. Una segunda fuente de VOC son los solventes utilizados en pinturas, lacas, colas... que en su mayor parte provocan emisiones de compuestos aromáticos.

4.3. Compuestos halogenados:

En este grupo se incluyen aquellos compuestos, en su mayor parte orgánicos, que contienen algún elemento halógeno (cloro, flúor o bromo). Existen varios términos relacionados:

-Halocarbonos: término genérico de los compuestos orgánicos halogenados.

-Clorofluorocarbonos (CFCs): Son halocarbonos que contienen cloro y flúor.

-Hidroclorofluorocarbonos (HCFCs): Halocarbonos que contienen hidrogeno además de cloro y flúor. Los hidrofluorocarbonos (HFCs) no contienen cloro.

-Halones : son halocarbonos basados en el bromo.

Los halocarbonos se vienen utilizando desde mediados de este siglo en la industria por sus cualidades como refrigerantes, solventes o propelentes. Desde la década de 1950 la concentración atmosférica de halocarbonos se ha multiplicado de 3 a 4 veces, alcanzando hoy día alrededor de 3’5 ppbv, con una estimación de emisiones anuales de 2’5 millones de tm. Cerca de un 20 % de estos compuestos es de origen natural (de la sal marina y combustión de biomasa), el resto es antropogénico.

Su gran estabilidad química los hace aptos para su uso industrial, siendo esta característica el mayor inconveniente de estos compuestos cuando los consideramos en su faceta de contaminantes atmosféricos.

Los mecanismos habituales de depuración de contaminantes como la oxidación, la deposición húmeda o la fotodisociación no tienen efecto sobre la mayoría de estas sustancias. Por otra parte, presentan grandes tiempos de persistencia atmosférica, que pueden ser del orden de cientos o miles de años.

Compuesto Nombre genérico (ppbv) Vidamedia (años)

Usos

CFCI3

CF2CI2

CF2CICFCI2

CF2HCI

CCI4

CH3CCI3

CH3Br

CFC-11

CFC-12

CFC-113

HCFC-22

Tetracloruro de C

Metilcloroformo

Bromuro de metilo

0268

0503

0082

0105

0132

0160

001 2

50

102

85

13

42

5

1

Propelente

Refrigerante

Agente limpiador

Propelente y refrigerante

Desengrasante y limpieza

Desengrasante y limpieza

Pesticida

Un aspecto a destacar de los halocarbonos es que, además de su importancia en el proceso de reducción de la capa de ozono estratosférico, ciertos compuestos presentan la capacidad de absorber radiaciones infrarrojas, siendo por tanto otro de los grupos de gases implicados en el efecto invernadero.

4.4. Compuestos tóxicos y nocivos

Bajo esta denominación se incluyen un grupo de sustancias de naturaleza físico-química muy heterogénea, pero que presentan una gran potencialidad nociva, provocando o pudiendo provocar graves enfermedades o la muerte, incluso en bajas concentraciones.

Las principales sustancias objeto de estudio son los metales pesados, los compuestos orgánicos volátiles y los organoclorados. Dentro de los organoclorados destaca un grupo especial de compuestos denominados genéricamente contaminantes orgánicos persistentes (COP) caracterizados por su resistencia a la degradación fotolítica, química o biológica, y una alta solubilidad en las grasas, lo que provoca su bioacumulación en los organismos vivos. Los COP pueden ser transportados a largas distancias a través del movimiento del agua y gracias a su semivolatilidad difundirse por la atmósfera.

CONTAMINANTES ORGÁNICOS PERSISTENTES (COP) VIGILADO S POR LA O.M.S.

Compuesto I.D.A. (mg/kg)

uso

Aldrin

Dieldrin

Endrin

DDT

Clordano

Heptacloro C10H5Cl7

Hexaclorobenceno

Mirex

Toxafeno

PCBs

Dioxinas

Furanos

0.0001

0.0001

0.0002

0.02

0.0005

0.0001

—

—

---

—

—

—

—

Pesticida

Pesticida

Pesticida

Pesticida

Pesticida

Pesticida

Pesticida

Pesticida

Pesticida

Electrónica y procesos químicos

Ningún uso, son productos de la combustión

Ningún uso, son productos de la combustión

SINOPSIS DE SUSTANCIAS CONSIDERADAS COMO TÓXICAS

1,3-Butadieno

Acetaldehído

Acrilonitrilo

Arsénico

Asbesto

Benceno

Berilio

Cadmio

Cloroformo

Cloruro de metileno

Cromo

Dibromuro de etileno

Dicloruro de etileno

Dioxinas

Formaldehído

1-hexaclorobenceno

Mercurio

Níquel

Oxido de etileno

PAHs (Hidrocarburos aromáticos policíclicos)

PCBs (Bifenilos policlorados)

Percloroetileno

Plomo

Tetracloruro de carbono

Tricloroetileno

Aunque un gran número de las sustancias catalogadas han sido relacionadas con el desarrollo de cáncer en seres humanos, sólo en un número reducido de casos se ha podido demostrar de manera evidente esta relación. La mayor dificultad de estos estudios reside en demostrar la exposición clara a alguna de estas sustancias, sin que existan interferencias por otros factores o por exposición múltiple a varios de ellos.

La eliminación de residuos se realiza mayoritariamente por incineración. En España, la tasa de incineración de residuos es baja, a excepción de algunos procesos industriales con sustancias cloradas no cabe esperar emisiones cuantitativamente importantes de estas sustancias. Aunque en los últimos años se han abierto varias plantas de incineración para el tratamiento de residuos, especialmente en los grandes núcleos urbanos.

4.3. Compuestos de azufre:

- Dióxido de azufre y trióxido de azufre

El dióxido de azufre y trióxido de azufre son los óxidos dominantes del azufre presentes en la atmósfera. El SO2 es un gas incoloro, no inflamable, y no explosivo que produce una sensación de gusto a concentraciones de 0.3 a 1.0 ppm en el aire por encima de 3.00 ppm tiene un olor acre e irritable.

El dióxido de azufre, SO2, es un contaminante primario que se produce en la combustión de compuestos que contienen azufre. Se forma cuando se queman carbón y petróleo, que contienen azufre:

S (combustibles) + O2 → SO2

El óxido de azufre también se produce en la refinación de ciertos metales que son sulfuros. Por ejemplo, una de las primeras etapas en la refinación del mineral de plomo (PbS) es el proceso de calcinación:

2 PbS + 3 O2 → 2 PbO + 2 SO2

El dióxido de azufre es el óxido más común de este elemento que participa en la contaminación del aire; sin embargo, hay algunos procesos industriales que emiten trióxido de azufre, SO3, o ácido sulfúrico mediante procesos fotoquímicos o catalíticos en la atmósfera, y que se forma también en pequeñas cantidades debido a la reacción entre el dióxido de azufre y el oxígeno:

2 SO2 + O2 → 2 SO3

La reacción se cataliza debido a la participación de algunas macropartículas del aire. El dióxido de azufre y el trióxido de azufre, a veces se nombran en forma conjunta como óxidos de azufre, SOx. Cuando en el aire hay vapor de agua y aerosoles de agua (niebla y rocío), el trióxido de azufre reacciona para formar ácido sulfúrico:

SO3 + H2O → H2SO4

El ácido sulfúrico, H2SO4, constituye un peligroso contaminante secundario del aire. Los contaminantes secundarios del aire son aquellos que se producen mediante reacciones químicas entre los contaminantes primarios o con otros componentes de la atmósfera.

4.5. Compuestos de nitrógeno

El nitrógeno es el elemento más abundante en la atmósfera como N2, pero tiene una gran estabilidad química por lo que no participa significativamente en

la química atmosférica. Los óxidos nitrosos (N2O), el monóxido (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) y el amoníaco (NH3) son contaminantes primarios del aire. Estos óxidos se citan en conjunto como óxidos de nitrógeno (NOx).

El óxido nitroso se emite por acción microbiana, procesos de desnitrificación en bosques húmedos, incendios forestales y actividades industriales.

El monóxido de nitrógeno es un gas incoloro e inodoro, en tanto que el dióxido de nitrógeno es un gas café rojizo con un olor fuerte, asfixiante, parecido al del cloro. El óxido nítrico se forma mediante la reacción de oxígeno y nitrógeno en el aire:

N2 + O2 → 2 NO

Esta reacción se produce a altas temperaturas durante la combustión de combustibles fósiles.

El dióxido de nitrógeno se forma debido a la reacción del monóxido de nitrógeno con el oxígeno del aire:

2 NO + O2 → 2 NO2

Los óxidos de nitrógeno son compuestos de especial importancia por su participación en numerosos procesos como la formación de la niebla fotoquímica y de la lluvia ácida. Son muy reactivos y de alto poder oxidante, y solubles en agua.

El amoníaco procedente de excretas animales, los fertilizantes y las emisiones industriales tiene una vida media corta pues se absorbe por los suelos y el agua

6. CARACTERISTICAS DE LOS CONTAMINANTES SECUNDARIOS

Los contaminantes atmosféricos secundarios no se vierten directamente a la atmósfera desde los focos emisores, sino que se producen como consecuencia de las transformaciones y reacciones químicas y fotoquímicas que sufren los contaminantes primarios en el seno de la misma.

Son importantes contaminantes secundarios el ácido sulfúrico, H2SO4,que se forma por la oxidación del SO2, el dióxido de nitrógeno NO2, que se forma al oxidarse el contaminante primario NO y el ozono, O3, que se forma a partir del oxígeno, O2.

Las principales alteraciones atmosféricas producidas por los contaminantes secundarios son:

• la contaminación fotoquímica; • la acidificación del medio; y • la disminución del espesor de la capa de ozono.

Contaminación fotoquímica

La contaminación fotoquímica se produce como consecuencia de la aparición en la atmósfera de oxidantes, originados al reaccionar entre sí los óxidos de nitrógeno, los hidrocarburos y el oxígeno en presencia de la radiación ultravioleta de los rayos del sol. La formación de los oxidantes se ve favorecida en situaciones estacionarias de altas presiones (anticiclones) asociados a una fuerte insolación y vientos débiles que dificultan la dispersión de los contaminantes primarios.

El mecanismo de formación de los oxidantes fotoquímicos es complejo, realizándose por etapas a través de una serie de reacciones químicas. El proceso completo puede ser simplificado en las tres etapas siguientes:

• Formación de oxidantes a través del ciclo fotolítico del NO2

NO2 + Radiación ultravioleta --->NO + O O + O2 --> O3

O3 + NO --> NO2 + O2

• Formación de radicales libres activos. La presencia en el aire de hidrocarburos hace que el ciclo fotolítico se desequilibre al reaccionar éstos con el oxígeno atómico y el ozono generado, produciendo radicales libres muy reactivos.

O3 + 3HC --> 3HCO-

• Formación de productos finales. Los radicales libres formados reaccionan con otros radicales, con los contaminantes primarios y con los constituyentes normales del aire, dando lugar a los contaminantes fotoquímicos según las reacciones:

HC-3 + HC --> Aldehídos, cetonas, etc.

HCO2 + NO2 --> Nitratos de peroxiacilo (PAN)

La mezcla resultante de todas estas sustancias da lugar a la denominada contaminación fotoquímica o «smog fotoquímico », tipo Los Angeles, como normalmente se le conoce, debido a que fue en esta ciudad californiana donde se observó por primera vez.

A medida que avanza la mañana la radiación solar favorece la formación de oxidantes fotoquímicos, aumentando su concentración en la atmósfera. Cuando disminuyen las concentraciones de los precursores (NOx y HC) en la atmósfera, cesa la formación de oxidantes y sus concentraciones disminuyen al avanzar el día. De aquí que la contaminación fotoquímica se manifieste principalmente por la mañana en las ciudades.

Acidificación del medio ambiental ( lluvias ácidas )

Entendemos por acidificación del medio ambiente la pérdida de la capacidad neutralizante del suelo y del agua, como consecuencia del retorno a la superficie de la tierra en forma de ácidos de los óxidos de azufre y nitrógeno descargados a la atmósfera.

La amplitud e importancia de la acidificación del medio es debida, principalmente, a las grandes cantidades de óxidos de azufre y de nitrógeno lanzados a la atmósfera, siendo de destacar que del total de las emisiones de SO2 en el globo terrestre, aproximadamente la mitad son emitidas por las actividades humanas (antropogénicas) y que la mayor parte de éstas se producen en las regiones industrializadas del Hemisferio Norte que ocupan menos del 5% de la superficie terrestre.

El proceso de acidificación se origina de la siguiente forma:

• El azufre se encuentra en un principio en estado elemental, fijado en los combustibles fósiles.

• El nitrógeno en forma elemental se encuentra en el aire y también en los combustibles.

• Durante el proceso de la combustión de los combustibles fósiles se liberan el azufre y el nitrógeno, emitiéndose, en su mayor parte por las chimeneas, a la atmósfera como dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx), respectivamente.

• Los óxidos de azufre y nitrógeno sufren una serie de fenómenos tales como transporte a gran distancia, reacciones químicas, precipitación y deposición. Con el tiempo estos óxidos y los distintos compuestos a que dan lugar retornan a la superficie de la tierra donde son absorbidos por los suelos, el agua o la vegetación.

El proceso de retorno a la tierra puede realizarse de dos maneras:

a. Deposición seca . Una fracción de los óxidos vertidos a la atmósfera retornan a la superficie de la tierra en forma gaseosa o de aerosoles. Esto puede ocurrir cerca de las fuentes de emisión de los contaminantes o a distancia de hasta algunos cientos de kilómetros de la misma, en función de las condiciones de dispersión. No obstante, la deposición en seco es predominante en zonas próximas al foco emisor.

b. Deposición húmeda . La mayor parte de los SO2 y NOx que permanecen en el aire sufren un proceso de oxidación que da lugar a la formación de ácido sulfúrico (SO4H2) y ácido nítrico (NO3H). Estos ácidos se disuelven en las gotas de agua que forman las nubes y en las gotas de lluvia, retornando al suelo con las precipitaciones. Una parte de estos ácidos queda neutralizada por sustancias presentes en el aire tales como el amoníaco, formando iones de amonio (NH4

+).

Los ácidos disueltos consisten en iones de sulfato, iones nitrato e iones de hidrógeno. Todos estos iones están presentes en las gotas de lluvia, lo que da lugar a la acidificación de la misma.

Rotura de la capa de ozono

Uno de los grandes problemas causados por las reacciones que tienen lugar entre los contaminantes de la atmósfera es el de la disminución de la capa de ozono de la estratosfera como consecuencia de la descarga de determinadas sustancias a la atmósfera.

El ozono contenido en la estratosfera se puede descomponer a través de una serie de reacciones cíclicas en las que intervienen radicales que contienen hidrógeno y nitrógeno. El ozono se puede descomponer también por absorción de radiación ultravioleta, produciendo oxígeno atómico y molecular.

Como consecuencia de estas reacciones de producción y destrucción se forma una capa de ozono cuyo espesor varía cíclicamente, tanto diaria como estacionalmente. Se han detectado como potencialmente peligrosas para la capa de ozono, tres tipos de actividades humanas:

• Generación de gran cantidad de óxidos de nitrógeno emitidos por los aviones supersónicos tipo Concorde y los cohetes espaciales.

• Producción de óxidos nitrosos como resultado de la acción desnitrificadora de las bacterias en el suelo. Los óxidos nitrosos son productos relativamente estables que pueden persistir en la troposfera, llegando a alcanzar la estratosfera donde se pueden descomponer en óxido nítrico que es activo en la destrucción del ozono. Esta es probablemente la principal fuente del óxido de nitrógeno presente en la estratosfera y el principal agente de destrucción del ozono en el ciclo natural.

• Finalmente, los átomos libres de cloro pueden producir la destrucción del ozono a través de una serie de reacciones. La presencia de estos átomos de cloro en la estratosfera se debe a las reacciones que sufren los clorofluorcarbonos cuando se dispersan en la atmósfera. En las últimas décadas dos de estos productos, el CF2Cl2 y el CFCl3 se han

utilizado con gran profusión como refrigerantes en la industria y especialmente como propelentes de las aspersiones ("spray"), debido a su alta estabilidad química, baja toxicidad y no inflamabilidad. Su estabilidad química es la que permite la migración de estos productos hasta la estratosfera, en la que se descomponen como consecuencia de la radiación ultravioleta produciendo átomos de cloro.

7. FOCOS DE EMISIONES DE CONTAMINANTES: FIJOS, MÓVI LES Y COMPUESTOS.

Como ya se comentó en la introducción, el control básico de la contaminación atmosférica debe establecerse sobre las fuentes de emisiones de contaminantes. Hay que realizar el catálogo de las posibles fuentes de de emisión y detallar su contribución cualitativa y cuantitativa al proceso de la contaminación.

En la práctica, existen varias metodologías y formas de realizar la clasificación de les fuentes de emisión.

CLASIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE EMISIÓN

• Según el origen de la emisión • Fuentes naturales

• Fuentes antropogénicas

• Según la movilidad de la fuente • Fuentes móviles

• Fuentes fijas

• Según la distribución espacial • Focos puntuales

•Focos lineales

• Focos superficiales

• Según el tipo principal de contaminantes • SO2, NOx, VOC, materia particulada, etc.

Por su parte, los principales focos antropogénicos de emisiones primarias los podemos clasificar en:

Focos fijos Industriales

Procesos industriales

Instalaciones fijas de combustión

Domésticos Instalaciones de calefacción

Focos móviles

Vehículos automóviles

Aeronaves

Buques

Focos compuestos

Aglomeraciones industriales

Áreas urbanas

Si atendemos a la distribución espacial de la emisión de contaminantes, podemos clasificar los focos en: puntuales , tales como las chimeneas industriales aisladas; lineales , por ejemplo, las calles de una ciudad, las carreteras y autopistas; y planos , las aglomeraciones industriales y las áreas urbanas son los ejemplos más representativos.

En el cuadro siguiente se muestra la proporción entre las emisiones primarias naturales y antropogénicas para los distintos contaminantes.

Focos de emisión

Contaminante Antropogénicos

% Naturales

%

Aerosoles 11.3 88.7

SOx 42.9 57.1

CO 9.4 90.6

NO 11.3 88.7

HC 15.5 84.5

Las cifras anteriores muestran la gran importancia que, en cuanto a emisiones globales, tienen las fuentes naturales de emisión de contaminantes en relación con los antropogénicos, excepto en el caso de las emisiones de anhídrido sulfuroso en que casi se igualan ambas.

Atendiendo a la distribución espacial de estas emisiones se observa que en las regiones más industrializadas de Europa y Norteamérica las emisiones antropogénicas de SO2 alcanzan proporciones muy superiores a las naturales. Así en el Norte de Europa las emisiones antropogénicas originan alrededor del 90% del azufre que está en circulación en la atmósfera.

Otra circunstancia a tener en cuenta es que los focos de emisión antropogénicos están concentrados, por lo general, en áreas urbanas e industriales. Este conjunto de circunstancias hacen que la contribución de las emisiones antropogénicas al problema de la contaminación atmosférica a escala regional sea predominante.

8. FUENTES DE CONTAMINACIÓN: COMBUSTIÓN, TRANSPORTE E INDUSTRIA.

Los principales focos de contaminación atmosférica de origen antropogénico son las chimeneas de las instalaciones de combustión para generación de calor y energía eléctrica, los tubos de escape de los vehículos automóviles y los procesos industriales.

Contaminantes emitidos por los vehículos automóvile s

En las últimas décadas, el automóvil ha aparecido de forma masiva en las ciudades, contribuyendo a incrementar los problemas de contaminación atmosférica como consecuencia de los gases contaminantes que se emiten por los tubos de escape. Los principales contaminantes lanzados por los automóviles son: monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos no quemados (HC), y compuestos de plomo.

No todos los vehículos lanzan los distintos tipos de contaminantes en las mismas proporciones; éstas dependerán del tipo de motor que se utilice. Los vehículos que emplean gasolina como carburante emiten principalmente monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y compuestos de plomo. La emisión de este último tipo de contaminante se debe a la presencia en algunos tipos de gasolina de tetraetilo de plomo, aditivo que se añade para aumentar su índice de octano.

Los principales contaminantes emitidos por los vehículos que utilizan motores de ciclo diésel (camiones y autobuses, por ejemplo) son partículas sólidas en forma de hollín que da lugar a los humos negros, hidrocarburos no quemados, óxidos de nitrógeno y anhídrido sulfuroso procedente del azufre contenido en el combustible.

Calefacciones domésticas

Las instalaciones de calefacción domésticas son una de las principales fuentes de contaminación atmosférica de las grandes ciudades. Este tipo de focos puede contribuir con un 20 a 30% de las emisiones totales a la atmósfera en áreas urbanas. Los principales contaminantes producidos dependen del tipo de combustible empleado.

En el caso del carbón los principales contaminantes producidos son: anhídrido sulfuroso, cenizas volantes, hollines, metales pesados y óxidos de nitrógeno. Cuando el combustible empleado es líquido (gasóleo o gasoil), los principales contaminantes emitidos son: SO2, SO3, NOx, hidrocarburos volátiles no quemados y partículas carbonosas.

El gas natural es el combustible más limpio de los actualmente disponibles para calefacción, siendo su producción de contaminantes despreciable respecto a los otros combustibles (carbón o gasoil antes utilizados).

Calderas industriales de generación de calor

Entre las distintas fuentes de contaminación atmosférica de origen industrial, la combustión de combustibles fósiles para la generación de calor y electricidad ocupa un lugar preponderante, tanto por la cantidad como por los tipos de contaminantes emitidos. Especial atención merecen las centrales térmicas de producción de electricidad.

Los combustibles utilizados por este tipo de instalaciones son el carbón y el fuel-oil. La producción de contaminantes depende en gran medida de la calidad del combustible, en especial de las proporciones de azufre y cenizas contenidas en el mismo y del tipo de proceso de combustión empleado.

Durante el proceso de combustión se libera a la atmósfera el azufre contenido en el combustible en forma de anhídrido sulfuroso. Junto con otros contaminantes como óxidos de nitrógeno, dióxido de carbono, metales pesados y una gran variedad de sustancias. Cuando se utiliza como combustible el carbón, se emiten abundantes partículas finas que pueden ser trasladadas a grandes distancias.

Contaminantes emitidos por la industria

La contaminación de origen industrial se caracteriza por la gran cantidad de contaminantes producidos en las distintas fases de los procesos industriales y por la variedad de los mismos. Por otra parte, en los focos de emisión industriales se suelen combinar las emisiones puntuales, fácilmente controlables, con emisiones difusas de difícil control.

Los tipos de contaminantes producidos por los focos industriales dependen fundamentalmente del tipo de proceso de producción empleado, de la tecnología utilizada y de las materias primas usadas. Las actividades industriales que producen contaminantes atmosféricos son muy variadas, pero los principales focos están en los procesos productivos utilizados en las industrias básicas.

Entre los sectores que dan lugar a la mayor emisión de contaminantes atmosféricos podemos destacar:

• La siderurgia integral. Produce todo tipo de contaminantes y en cantidades importantes, siendo los principales: partículas, SOx, CO, NOx, fluoruros y humos rojos (óxidos de hierro).

• Refinerías de petróleo. Producen principalmente: SOx, HC, CO, NOx, amoniaco, humos y partículas.

• Industria química. Produce, dependiendo del tipo de proceso empleado: SO2, nieblas de ácidos sulfúrico, nítrico y fosfórico y da lugar a la producción de olores desagradables.

• Industrias básicas del aluminio y derivados del fluor. Producen emisiones de contaminantes derivados del flúor.