1.Las sustancias contaminantes: contaminantes primarios y secundarios .

1. 1.Las sustancias contaminantes: contaminantes primarios y secundarios. • Son las sustancias gaseosas, líquidas o sólidas que producen un impacto en el aire al alterar su calidad de forma persistente y provocar daños a las personas, ecosistemas y bienes materiales. Nota: Si en lugar de “sustancia” hablamos del término “contaminante” hay que incluir además de sustancias las formas de energía (radiaciones)

2. CONTAMINANTE PRIMARIO • Es el contaminante emitido a la atmósfera desde una fuente de emisión, bien sea natural o antrópica • Ej. SO2 emitido a la atmósfera desde la chimenea de una central térmica

3. CONTAMINANTE SECUNDARIO • Es el contaminante que se produce en la atmósfera a partir de otras sustancias (por ej. de un contaminante primario) y de otros factores. • Ej. El SO3 formado a partir de la reacción SO2 + O2 = SO3 otro ej. 2 SO3 + 2 H2O = 2 H2SO4 aquí el ácido Sulfúrico es también contaminante secundario

4. c. Primario C. secundario • SO2 (dióxido de azufre) Reacciones químicas 2SO2 2O2 = 2S03 SO3 + H2O =H2SO4 • S03 (trióxido de azufre) • H2SO4 (ácido sulfúrico)

5. C. Primario c. secundario • NO2 • NO2 + OH= HNO3 • HNO3 (acido nítrico)

6. C. Primario c. secundario • NO2 • NO2 + radiación solar = NO + O— - O- - + O2 = O3 • O3 (ozono troposférico) • Ojo! No confundir con el ozono estratosférico

7. Tarea: buscar el PAN, nitrato de peroxiacilo, reacciones que lo forman • Ídem el cloro

8. Los contaminantes más frecuentes y sus efectos A) Sustancias químicas • 1. Partículas • 2. Compuestos de azufre (SOx). • 3. Compuestos orgánicos • 4. Óxidos de nitrógeno (NOx). • 5. Óxidos de carbono • 6. Compuestos halogenados. B) formas de energía o radiaciones

9. 1. Partículas • Son sustancias sólidas o líquidas con un tamaño que oscila entre 0.1 y 100 micras (el polvo atmosférico, por ejemplo) Algunas actividades humanas liberan muchas partículas, como la minería, las cementeras y las combustiones industriales y domésticas • los metales pesados entre los que destacamos plomo, cadmio y mercurio son especialmente tóxicos porque no se degradan recorriendo la cadena alimentaria hasta acumularse en los eslabones superiores.

10. Partículas: metales pesados El plomo procede de la combustión de las gasolinas y es uno de los principales contaminantes de nuestras ciudades; puede originar insuficiencia respiratoria, alteraciones neurológicas y renales. El cadmio tiene su origen en actividades mineras del carbón y del cinc y ocasiona problemas respiratorios y cardiovasculares. El mercurio también tiene su origen en actividades mineras y provoca daños en el sistema nervioso central y en los riñones.

11. 2. Compuestos de azufre (SOx). • El dióxido de azufre (SO2) es un gas incoloro, pesado, de olor picante y muy corrosivo. • Procede de la quema de combustibles fósiles y su concentración puede ser muy elevada en ciudades de intenso tráfico rodado y donde sean frecuentes los sistemas de calefacción central en la que se quemen esos combustibles.

12. 2. Compuestos de azufre (SOx). • Su carácter corrosivo hace que irrite a las mucosas y a los ojos, las plantas pueden perder las hojas, ataca también a las rocas y a los monumentos provocando en ellos el llamado “mal de la piedra”; incluso puede corroer los metales. • El SO2 provoca las nieblas contaminantes de las ciudades (smog clásico) y, después de sufrir reacciones químicas, es el principal responsable de la lluvia ácida

13. Otros Compuestos de azufre • Otro compuesto de azufre, aunque más escaso, es el ácido sulfhídrico (H2S). • Es un gas incoloro pero característico por su mal olor a huevos podridos. Su presencia hace el ambiente muy desagradable. • En la naturaleza aparece de forma natural en la descomposición anaerobia de materia orgánica. • Su origen antropogénico está ligado a refinerías de petróleo y fábricas de gas.

14. 3. Compuestos orgánicos • . Los hidrocarburos formados por cadenas de pocos átomos de carbono (metano, etano, propano, butano) son gaseosos y se cuentan entre los contaminantes frecuentes en ciudades y zonas industriales donde se usan muchos combustibles derivados del petróleo, que es una mezcla de hidrocarburos. • El metano también se encuentra de forma natural como resultado de la descomposición anaerobia de materia orgánica en zonas pantanosas y de la fermentación bacteriana que tiene lugar en el intestino de los rumiantes

15. Compuestos orgánicos • Los hidrocarburos producen irritación de los ojos y de las vías respiratorias y, además contribuyen al efecto invernadero. • Algunos compuestos orgánicos volátiles (COV) incluyen cloro en su composición lo que los hace especialmente peligrosos; afectan al sistema reproductor y poseen efectos cancerígenos y mutagénicos. • Estos COV se forman durante el tratamiento de productos químicos clorados y en la incineración de residuos que contienen sustancias cloradas (los envases de PVC, por ejemplo).

16. 4. Óxidos de nitrógeno (NOx). • En este grupo estudiaremos tres gases: el óxido nítrico (NO), el más abundante de los tres, que es un gas tóxico, incoloro e inodoro; el dióxido de nitrógeno (NO2), gas tóxico, asfixiante, de color pardo rojizo y el óxido nitroso (N2O), gas incoloro, de olor y sabor dulce. • Producen afecciones de las vías respiratorias e irritaciones oculares... • Se forman por oxidación del N2 atmosférico en procesos de combustión a temperaturas elevadas (motores, centrales térmicas, calefacciones) y, de forma natural, por desnitrificación del suelo. • Además, los fertilizantes nitrogenados se transforman en el suelo y pasan a la atmósfera como N2O.

17. 5. Óxidos de carbono • El monóxido de carbono (CO) es un gas incoloro, inodoro, insípido, inflamable y muy tóxico, tanto que su inhalación puede provocar la muerte porque esté gas impide el transporte sanguíneo del oxígeno (“envenena a la hemoglobina”) • El dióxido de carbono (CO2) es incoloro, inodoro pero nada tóxico; de hecho es un componente habitual y fundamental de la atmósfera (0,03 % de su composición).

18. Óxidos de carbono (CO y CO2) • Ambos existen en la naturaleza de forma natural (la respiración libera CO2) • pero sus proporciones se ven muy elevadas por la quema de combustibles fósiles, siendo preocupantes en las zonas urbanas por la emisiones de los automóviles. Además, el CO2 es el principal gas productor de efecto invernadero.

19. 6. Compuestos halogenados • . Son sustancias que contienen cloro o flúor en su molécula como el cloro (Cl2), el cloruro de hidrógeno (HCl), el fluoruro de hidrógeno (HF) y los clorofluorocarbonos (CFC). • Cl2 y HCl son gases muy tóxicos que provocan irritación de las mucosas de las vías respiratorias. Pueden tener un origen marino o proceder de los vehículos de motor o de la incineración de plásticos. • El HF se degrada muy lentamente y tiende a acumularse en los organismos de los niveles tróficos

20. 2.Factores que influyen en la dinámica de dispersión de los contaminantes • 1) Las características de las emisiones • 2) Las condiciones atmosféricas • 3) Las características geográficas y topográficas

21. 1)Las características de las emisiones • la naturaleza del contaminante (si es gas permanecerá mas tiempo en la atmosfera que si es un sólido o líquido ) y su concentración. • sus características fisicoquímicas (la temperatura de emisión y la velocidad de salida), dado que a una mayor velocidad existe más posibilidad de atravesar las capas de inversión térmica • la altura del foco emisor (por ejemplo una chimenea),ya a que mayor altura, mayor facilidad para la dispersión del contaminante

22. 2) Las condiciones atmosféricas • Las situaciones anticiclónicas dificultan la dispersión de los contaminantes. • Las borrascas facilitan la dispersión de los contaminantes ( mas viento, lluvias etc.) • Los factores de la atmósfera que mas influyen son: • VIENTOS • PRECIPITACIONES • INSOLACION

23. 2) Las condiciones atmosféricas (cont.) • - Los vientos en función de sus características: dirección, velocidad y turbulencia. La dirección nos señala la zona hacia la que se pueden desplazar los contaminantes, la velocidad está en relación directa con la capacidad de dispersión y la turbulencia provoca acumulación de contaminantes. • - Precipitaciones, que producen un efecto de lavado sobre la atmósfera, al arrastrar parte de los contaminantes al suelo. • - Insolación, que favorece las reacciones entre los precursores de los oxidantes fotoquímicos

24. 3) Las características geográficas y topográficas • ver descarga libre de Mc Graw • hacer un dibujo esquemático de la inversión térmica y explicarlo

25. Situación normal Inversión térmica

26. Impactos sobre la atmosfera. A) impactos locales • La formación de nieblas contaminantes o smog produce un impacto local que afecta a la salud de las personas y provoca daños en animales, plantas y monumentos. • Smog es una palabra formada por los terminos anglosajones smoke (humo) y fog (niebla). El smog es una niebla que acumula grandes cantidades de contaminantes • Existen dos tipos de smog: smog clásico o "puré de guisantes" (Londres, 1952) y smog fotoquímico (estudiado por ver primera en Los Ángeles, 1944)

27. Impactos locales: El smog clásico • Se conoció y estudió a partir del grave proceso de contaminación sufrido en Londres en 1952, en el que murieron 4.000 personas. El Támesis produce nieblas que en invierno, a veces, se hacen estables por la inversión térmica • Es típico de ciudades con alto contenido en SO2 en el aire (combustiones de combustibles fósiles, sobre todo carbón), partículas y otros contaminantes como CO, CO2 y SO3. • Se produce con mas intensidad en condiciones anticiclónicas. • Produce alteraciones bronquiales, tos, asma, irritaciones de las mucosas

28. El smog fotoquímico • Se estudió por primera vez en Los Angeles, en 1944 • Se origina en situaciones anticiclónicas, y con fuerte insolación • La presencia en la atmósfera de oxidantes fotoquímicos (O3, PAN y radicales libres) procede de las reacciones de óxidos de nitrógeno, e hidrocarburos con el oxígeno atmosférico, favorecidos por la radiación solar ultravioleta. • El smog fotoquímico se caracteriza por la presencia de bruma, formación de O3, irritación ocular y nasal y daños en la vegetación (reduce la actividad fotosintética)

29. reacciones atmosféricas responsables de la producción de los oxidantes fotoquímicos • son numerosas, muy complejas y no conocidas en su totalidad. • 1. Formación de ozono a partir del ciclo fotolítico del NO2: • NO2 + luz = NO + O ; O + O2 = O3 • Si no están presentes los hidrocarburos, el O3, reacciona con NO para formar de nuevo NO2. No se desequilibra el ciclo y no se acumula O3.

30. reacciones atmosféricas responsables de la producción de los oxidantes fotoquímicos • 2. Formación de radicales libres activos a partir de radicales de hidrocarburos, que • producen la oxidación del NO a NO2: • ROx + NO = ROy + NO2 • Si existen hidrocarburos (HC), el ciclo fotolítico se desequilibra al reaccionar sus radicales con el NO, oxidándolo y originando los radicales activos. Así aumenta la concentración del ozono (O3)

31. El smog fotoquímico conclusión • El resultado final es la concentración en la atmósfera de sustancias con gran poder oxidante, como el O3, que es el más destacado, y por tanto nos sirve como medida de la gravedad de la contaminación fotoquímica. • Este fenómeno se observó en Los Ángeles en 1944 y es cada vez más frecuente en ciudades con mucha industria y gran intensidad de tráfico. Y generalmente con gran insolación.

32. Impactos sobre la atmosferaB) IMPACTOS REGIONALES: LA LLUVIA ACIDA • La lluvia acida esta formada por precipitaciones con un pH inferior a 5,6. Es un impacto regional. Los contaminantes primarios son transportados por el viento hasta zonas, a veces muy alejadas, donde se concentran y precipitan • El fenómeno de la lluvia ácida comienza cuando el azufre y el nitrógeno presentes en los combustibles fósiles son liberados a la atmósfera mediante procesos de combustión, como el SO2 y NOx, que son transportados, reaccionan, precipitan y se depositan, retornando a la superficie de dos modos distintos:

33. Impactos sobre la atmosferaB) IMPACTOS REGIONALES: LA LLUVIA ACIDA • - Deposición seca: en forma gaseosa o como aerosoles, cerca de las fuentes de emisión. • - Deposición húmeda: si los SO2 y NOx permanecen en la atmósfera sufren un proceso de oxidación en el que se forma ácido sulfúrico y ácido nítrico que se disuelven en las gotas de agua que forman las nubes, pudiendo ser transportados por el viento a cientos de kilómetros del foco emisor, retornando al suelo por medio de las precipitaciones (lluvia ácida). • SO2+luz/O2--->>> SO3 • SO3 + H2O------>>> H2SO4 • NO2 + OH- --->>> HNO3

34. DESPLAZAMIENTO DE LOS CONTAMINANTES QUE PRODUCEN LA LLUVIA ACIDA • Países como Gran Bretaña o Alemania, muy industrializados, trasladan hacia zonas como Noruega, Dinamarca, Polonia o Finlandia los contaminantes, donde éstos se depositan. • Estos países son receptores de la contaminación al encontrarse al este de los países emisores, dado que en estas zonas el sentido de la circulación general de la atmósfera es del oeste.

35. Origen de los contaminantes que forman la lluvia acida • Las fuentes naturales de óxidos de azufre son las erupciones volcánicas y la descomposición de la materia orgánica. Por su parte, las fuentes naturales de óxidos de nitrógeno son la acción bacteriana en el suelo y las reacciones químicas en la atmósfera superior. Sin embargo, las fuentes naturales solo se consideran un porcentaje pequeño de los contaminantes. Las actividades humanas son las responsables del 90% de las emisiones de azufre y del 95% de las emisiones de nitrógeno en los países desarrollados.

36. efectos de la lluvia acida sobre los ecosistemas (1) • La lluvia ácida no es una amenaza directa para la salud humana. Sí origina daños importantes sobre los monumentos a los que causa el “mal de la piedra”. • Pero el impacto más grave de lluvia ácida es sobre los ecosistemas: • a)Sobre la vegetación. Son muchos los lugares de la Tierra en los que la lluvia ácida afecta alos árboles. En Checoslovaquia y Polonia, millones de árboles han desaparecido debido a las lluvias ácidas. Los bosques situados en zonas de montaña sufren, además, nieblas ácidas que envuelven a las hojas y atacan su cutícula

37. efectos de la lluvia acida sobre los ecosistemas (2) • b) Sobre el suelo. Se cree que la lluvia ácida disuelve los nutrientes y los minerales útiles del suelo, que son arrastrados por el agua de escorrentía. En los suelos agrícolas a veces hay que incorporar al suelo caliza (una sustancia básica) para neutralizar su acidez. • · Sobre ríos y lagos. Algunos lagos ácidos no tienen ningún pez. Generalmente, los individuos jóvenes son más sensibles que los adultos: así, con pH 5 la mayoría de los alevines de pez no pueden salir del cascarón.

38. Posibles soluciones • La solución al problema de la lluvia ácida implica cambios en nuestro modelo energético. Es preciso reducir el uso de combustibles fósiles, especialmente el carbón por su elevado contenido en azufre.

39. notas • En España, Portugal, Italia y Grecia, salvo en casos muy localizados, no hay grandes problemas de lluvia ácida porque suele haber en el aire partículas de polvo, algunas veces procedentes del Sáhara, que contienen diversas sales de calcio. • Piensa: En el caso de la Península ibérica, por la circulación general atmosférica, de donde proceden, generalmente los vientos??

40. PAU JUNIO 2010 • Pon un ejemplo de deposición húmeda de contaminantes atmosféricos y cita una consecuencia negativa que ejerza sobre los ecosistemas.

41. PAU JUNIO 2010 • RESPUESTA ESPERADA • Lluvia ácida. Acidificación de las aguas y los suelos, lo que modifica el equilibrio iónico de los ecosistemas y provoca desaparición de especies; destrucción de la vegetación, especialmente bosques (defoliación).

42. Pau junio 2009 • En la megaciudad de Méjico DF viven unos 24 millones de personas. Los smogs allí son frecuentes, lo que ha podido agravar la incidencia de la gripe A. ¿Qué es un smog? • ¿Cómo se origina?

43. RESPUESTA ESPERADA Es una niebla contaminante en el medio troposférico urbano. ¿Cómo se origina? Por acumulación de gases contaminantes (e.g., SO2, O3, aldehídos) en el medio urbano en combinación con nieblas y/o en situaciones de vientos débiles o en calma

44. Pau sept 2007 • Cita un ejemplo de fuentes de contaminación atmosférica naturales y otras dos de fuentes antropogénicas. ¿Cuál de los dos tipos (natural o antropogénico) tiene mayor impacto en el medio ambiente? Razona tu respuesta.

45. PAU 2005 a)Indica y describe el grave problema ambiental reflejado en el dibujo. Señala qué gases intervienen en el mismo. • B)Señala cuáles son las principales fuentes de emisión a la atmósfera de los gases que producen este problema ambiental. • C)Señala las consecuencias ambientales del proceso reflejado en el dibujo. Indica y comenta dos actuaciones con las que pudieran evitarse dichas consecuencias. • D)Describe el proceso de formación de la niebla fotoquímica (smog) e indica qué compuestos químicos intervienen en el mismo.

46. 1.- ¿Qué fenómeno contaminante representa la figura? Describe brevemente cómo se forman los elementos contaminantes y cita un impacto que dicho fenómeno provoca en los ecosistemas. 2.- ¿Qué opinión te merecen las centrales térmicas basadas en combustibles fósiles? ¿Crees que hay fuentes alternativas de energía? Cita dos. 3.- ¿Crees que el proceso contaminante representado en la figura puede provocar problemas entre países vecinos? Razona tu respuesta. 4.- ¿Te parece que la energía nuclear puede ser una alternativa adecuada para solucionar el problema representado en la figura? Responde libremente, considerando las ventajas y desventajas del uso de elementos radiactivos.

47. Impactos globales sobre la atmosfera: • 1) AGUJERO DE LA CAPA DE OZONO ESTRATOSFERICO • 2) ALTERACION DEL EFECTO INVERNADERO • 3) Y CAMBIO CLIMATICO GLOBAL

48. 1) AGUJERO DE LA CAPA DE OZONO ESTRATOSFERICO • POR MC GRAW, reducirlo,,,,, esta en vías de solución por los acuerdos de eliminación del uso de CFCs

49. ¿Qué es el agujero en la capa de ozono? Describe brevemente el fenómeno, indicando en qué consiste, algún agente químico implicado, y el principal problema que representa para la vida. (PAU) • Consiste en el adelgazamiento de la capa de ozono estratosférico, o reducción de su concentración, hasta un 40%, principalmente sobre la Antártida, durante la primavera, y también en el Ártico. Agentes implicados: CFCs, halones, N2O, NOx. • Principal problema: se reduce la filtración de rayos UV, que son responsables de alteraciones genéticas, cáncer, reducción de la producción primaria de los ecosistemas

50. 2) ALTERACION DEL EFECTO INVERNADERO • El químico sueco Arrhenius dijo en 1896 que los gases producidos por las industrias terminarían por alterar el clima de la Tierra. Un siglo después a este fenómeno se le llama efecto invernadero • EFECTO INVERNADERO (DEF. PAU) fenómeno por el cual determinados gases atmosféricos, tales como el dióxido de carbono, metano o el vapor de agua, dejan pasar la radiación visible hasta la superficie terrestre pero en cambio absorben la radicación infrarroja, por lo que contribuyen al calentamiento de la misma.