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TEMA 9. IMPACTOS Y RECURSOS DE ATMÓSFERA E HIDROSFERA

PÁGINA 180 LIBRO

CONCEPTOS PREVIOS

Tipos de impactos. PÁG. 182 LIBRO

Impactos sobre atmósfera e hidrosfera:

• Reducción de recursos (escasez). Especialmente importante en el caso del agua

• Modificación de la estructura (p.ej. alteración de cauce) o dinámica de atmósfera e hidrosfera (por aumento de gases de efecto invernadero, incremento temperatura del agua, etc.)

• Ocupación de hábitats naturales (de atmósfera o hidrosfera) que suponen efectos adversos sobre comunidades de organismos del medio (p.ej. expulsión o eliminación de organismos por ocupación de medio costero)

• Degradación y pérdida de calidad de atmósfera e hidrosfera CONTAMINACIÓN

Conceptos previos

• Contaminación. Alteración de las características físicas,

químicas o biológicas que presenta un medio, y que tiene efectos negativos sobre la salud humana y/o los ecosistemas. Puede ser de origen natural o antrópica (antropogénica)

• Contaminante. Sustancia química, biológica o forma de energía (contaminante energético, p.ej. ruido) que en concentraciones determinadas pueden causar daños sobre la salud humana o los ecosistemas.

Conceptos previos • Foco de contaminación. Punto o lugar de liberación de

contaminantes. Puede ser un foco puntual (p.ej. chimenea, tubería) o una fuente dispersa (no se puede identificar y concretar espacialmente la fuente).

Foco puntual

• Nivel de contaminación. Cantidad (concentración) de un contaminante en un lugar concreto de un medio determinado.

• Nivel de emisión. Cantidad (concentración) de contaminantes que libera un foco emisor al medio

• Nivel de inmisión. Cantidad (concentración) de contaminantes que alcanzan una zona determinada tras ser transportados, y a los que están expuestos los seres vivos y materiales de esa zona.

• Tiempo de residencia de un contaminante. Periodo de tiempo que puede permanecer un contaminante en la atmósfera como tal o participando en reacciones química. Varía dependiendo de la naturaleza del contaminante

• Depuración. Eliminación total o parcial de los contaminantes emitidos al medio mediante el uso de medios tecnológicos. Ej; estación depuradora

• Autodepuración. Capacidad que tiene un medio natural para eliminar total o parcialmente los contaminantes por sí solo, mediante la dispersión de los contaminantes, su integración en los ciclos de materia, etc. Ej; autodepuración de un curso de agua

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

A. FUENTES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

B. TIPOS DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS

C. DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS

D. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

E. GESTIÓN DE LA CONTAMINACIÓN AMOSFÉRICA. VIGILANCIA Y CONTROL

A. FUENTES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

• Naturales. Emisiones de contaminantes generados por la actividad natural de geosfera, biosfera, atmósfera e hidrosfera

– Erupciones volcánicas. Principal causa de contaminación por compuestos de azufre (SO2, H2S) y partículas, así como polvo, cenizas.

– Incendios forestales de causa natural. Altas concentraciones de CO2, óxidos de nitrógeno, humo, polvo, cenizas

– Determinadas actividades de los seres vivos, que incrementan cantidad de CO2 (respiración), pólenes y esporas que causan alergias respiratorias, descomposición anaerobia (p.ej. fermentación entérica de ganado) de materia orgánica que produce CH4 expulsado p.ej. por ventosidades

– Descargas eléctricas de tormentas que generan óxidos de nitrógeno

• Artificiales o antropogénicas. Emisiones de contaminantes consecuencia de la presencia y actividades humana. Mayor parte procede del uso de combustibles fósiles. Fuentes:

– Doméstico (hogar). Uso de calefacciones y aparatos domésticos que emplean carbón, gasóleo o gas natural

– Transporte. Automóvil y avión mayor grado de contaminación que ferrocarril y navegación. Los contaminantes serán a priori propios del uso de combustibles fósiles

– Industria. El aporte de contaminación depende del tipo de actividad. Especialmente contaminantes; centrales térmicas, cementeras, siderometalúrgicas, papeleras e industrias químicas

– Agricultura y ganadería. Uso de fertilizantes químicos, empleo de amplias superficies de regadío y elevada concentración de ganado. Aumento de gases de efecto invernadero, como el metano (CH4)

– Otros. Por ejemplo, eliminación de residuos por incineración

B. TIPOS DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS

• Clasificación de contaminantes según su naturaleza:

1. Contaminantes químicos

• Contaminante primario. Sustancia química emitida directamente a la atmósfera desde distintas fuentes perfectamente identificables

• Contaminante secundario. Originado a partir de los contaminantes primarios mediante reacciones y transformaciones químicas. No provienen directamente del foco emisor

1. Contaminantes energéticos (formas de energía)

2. Contaminantes biológicos


• Primarios

– Compuestos de azufre; SO2, SO3, H2S

– Óxidos de nitrógeno; N2O, NO, NO2

– Óxidos de carbono; CO, CO2

– Compuestos orgánicos volátiles (COV), PCB (policlorobifenilos), CH4, dioxinas y furanos, e hidrocarburos

– Compuestos halogenados; HCl, HF, CFCs (clorofluorocarbonos), HFCs (hidrofluorocarbonos), PFCs (perfluorocarbonos), Cl2, SF6

– Metales pesados (Pb, Hg, Cd)

– Partículas, aerosoles, nieblas y humos

• Secundarios

– Compuestos de azufre; SO3, H2SO4

– Compuestos de nitrógeno; NO3, HNO3

– Oxidantes fotoquímicos; ozono troposférico (O3), PAN (nitratos de peroxiacetilo)


VER FOTOCOPIAS – IMPORTANTE

(contaminantes, características y principales efectos)

2. Contaminantes energéticos (formas de energía) • Ruido (contaminación acústica). Daños en salud humana y

alteración de comportamiento de seres vivos

• Calor (contaminación térmica). Alteración de la dinámica de sistemas naturales como atmósfera e hidrosfera

• Radiaciones ionizantes. Partículas y ondas electromagnéticas con capacidad de ionizar la materia alterando estructuras y funciones vitales de seres vivos. Es el caso de radiaciones alfa, beta, gamma rayos X, procedentes por ejemplo de transformación de materiales radiactivos (contaminación radiactiva) LIBRO, PÁG. 184

• Luz (contaminación lumínica). Emisión de luz artificial provoca cambios en comportamiento de seres vivos

• Otras radiaciones no ionizantes. Es el caso de radiaciones ultravioletas (sol, lámparas bronceadoras, etc.) , infrarrojos , radiofrecuencias (antenas de radio), microondas (telefonía, televisión, etc.)

3. Contaminantes biológicos. PÁG. 184 LIBRO

Constituidos por seres vivos o parte de ellos. Suelen ser contaminantes de origen natural

• Sustancias alergénicas procedentes de seres vivos. Pólenes, esporas, etc., que presentes en el aire alteran salud humana

• Microorganismos patógenos presentes en el aire


Factores que influyen en la dinámica de la dispersión de los contaminantes:

• Características de las emisiones

• Condiciones atmosféricas

• Características geográficas y topográficas

• Presencia de masas vegetales

• Presencia de núcleos urbanos

Características de las emisiones. Dependen a su vez de:

o Naturaleza del contaminante. Por ejemplo, partículas se depositan con más facilidad que los gases, que son volátiles

o Temperatura de emisión. Si la temperatura de emisión de un gas es mayor que la del medio, el gas asciende y facilita su dispersión

o Velocidad de salida. Mayor velocidad de emisión, más posibilidad de atravesar capas de inversión térmica y facilita su dispersión.

o Altura del foco emisor (p.ej. chimenea). Mayor altura, mayor posibilidad de superar capas de inversión térmica y mayor dispersión del contaminante

Condiciones atmosféricas o Temperatura del aire y variaciones con la altura (gradientes

verticales de temperatura). o Situaciones anticiclónicas, de estabilidad atmosférica, dificultan

dispersión de contaminantes

o Situaciones ciclónicas (borrascas), de inestabilidad atmosférica, facilitan la dispersión de contaminantes

o Inversión térmica Dificulta mucho dispersión de contaminantes

o Vientos. Dispersan los contaminantes, en mayor o menor grado dependiendo de dirección y velocidad

o Precipitaciones. Efecto de lavado de la atmósfera, arrastrando contaminantes hacia el suelo

o Insolación. Favorece reacciones fotoquímicas entre contaminantes primarios para dar contaminantes secundarios, aumentando su concentración

Características geográficas y topográficas

o Zonas costeras. Sistema de brisas marinas dispersan contaminantes

o Durante el día; dispersión hacia el interior de la tierra

o Durante la noche; brisas hacia el mar (dispersión hacia el mar)

VER IMAGEN PÁG. 186, DISPERSIÓN EN ÁREAS COSTERAS

o Zonas costeras. Sistema de brisas marinas dispersan contaminantes:

o Durante el día; dispersión hacia el interior de la tierra

o Durante la noche; brisas hacia el mar (dispersión hacia el mar)


o Valles y vaguadas


o Valles y vaguadas

En resumen, en estas zonas se dificulta la dispersión de contaminantes, pues en ellas es habitual situaciones de inversión térmica

Presencia de masas vegetales

o Disminuye el nivel de contaminación en el aire, al absorber CO2 para realizar fotosíntesis (actúa como sumidero), y favorecer que se depositen partículas en la superficie foliar

Presencia de núcleos urbanos

o Dificultan dispersión de contaminantes por la presencia de edificios, que obstaculizan el movimiento de masas de aire

o Además, favorecen la aparición del efecto denominado “isla de calor”

Isla de calor

• Efecto que propicia que la temperatura en el interior de la ciudad sea más alta que en la periferia

• En la zona central de la ciudad hay más contaminación y más calor, con lo que las masas de aire ascienden, y al enfriarse descienden por la periferia de la ciudad, creando una circulación cíclica local, que a modo de cúpula retiene la contaminación sobre ella y mantiene una temperatura superior en el centro urbano en unos grados a la de las zonas colindantes.

• A este aislamiento se le conoce como isla térmica o isla de calor, que se ve favorecida por los anticiclones y que puede ser eliminada por la presencia de frentes asociados a borrascas sobre el núcleo urbano

Isla de calor

Isla de calor

• La elevación de la temperatura en el centro urbano está causada por una suma de factores:

– Edificios y pavimento ofrecen más superficie para la absorción de la radiación solar (bajo albedo), de forma que durante la noche emiten radiación infrarroja (calor).

– Los edificios frenan los vientos suaves, por lo que los contaminantes no se dispersan y si no hay lluvias no se depositan, originando a cierta altura una inversión térmica.

– La falta de zonas verdes y la canalización de los ríos, reducen la transformación de la energía solar por medio de la fotosíntesis y la evaporación.

– La actividad doméstica genera calor, en particular el aire acondicionado, las calefacciones, los escaparates

– Calor generado por el tráfico y la iluminación de la ciudad

Boina de contaminación

(cúpula de contaminantes)

Esta situación se ve favorecida y se prolonga en el tiempo por situaciones anticiclónicas y de inversión térmica, y desaparece por la llegada de frentes fríos que aporten vientos y lluvias a la ciudad

Boina de contaminación - Madrid

http://www.20minutos.es/noticia/2347860/0/madrid/boina-de-contaminacion/lluvias/




D. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

• Efectos locales

– Smog sulfuroso

– Smog fotoquímico

• Efectos regionales

– Lluvia ácida

• Efectos globales

– Incremento de efecto invernadero. Calentamiento global

– Destrucción de la capa de ozono

Nieblas contaminantes

EFECTOS LOCALES

Smog sulfuroso (“húmedo”, “industrial”, “gris”)

• Conocida a partir del suceso de 1952 en Londres (4.700 personas muertas), aunque ya existía desde la Rev. Industrial

• Neblina de color grisáceo sobre ciudad

• Contaminantes; óxidos de azufre (SOx) y partículas en suspensión (hollines, humos)

• Origen; quema de combustibles fósiles, especialmente carbón, en calefacciones domésticas y procesos industriales.

• Situación atmosférica; alta humedad ambiental, nieblas frías

• Genera serios problemas respiratorios que agravan procesos asmáticos

Smog sulfuroso (“húmedo”, “industrial”, “gris”)

Smog fotoquímico

• Definido a partir de los episodios padecidos por la ciudad de Los Ángeles en 1943. Es el más grave y extendido (incluido España)

• Contaminantes primarios; óxidos de nitrógeno (NOx), compuestos orgánicos volátiles (COVs) derivados de hidrocarburos

• Origen de contaminantes primarios ; especialmente tráfico y encendido de calefacciones

• Desencadenan la formación de contaminantes secundarios como PAN (nitrato de peroxiacetileno) y ozono troposférico

• Se da en situaciones de clima soleado y seco, que favorecen reacciones fotoquímicas que dan lugar a los contaminantes secundarios

Smog fotoquímico

• Reacciones fotoquímicas

1. Formación de ozono troposférico

2. Formaciones de radicales libres

3. Formación de PAN

(COVs)

Smog fotoquímico

La elevación de los niveles de ozono troposférico está relacionado con las horas de luz, ya que la radiación solar actúa sobre los óxidos de nitrógeno procedentes de los escapes de los coches y de otras fuentes de contaminación. De esta forma, suele detectarse un máximo de ozono en las horas centrales del día debido a la mayor insolación

Smog fotoquímico

EFECTOS REGIONALES

Lluvia ácida

• Fenómeno de contaminación que tiene lugar cuando el azufre y nitrógeno presente en los combustibles fósiles son liberados a la atmósfera por combustión en forma de óxidos de S y N

• Contaminantes primarios; SOx y NOx

• Son transportados, reaccionan, caen y se depositan, retornando a la superficie terrestre

• La intensidad de la lluvia ácida depende de la velocidad de las reacciones químicas que la originan, la presencia de humedad en la atmósfera y la dinámica atmosférica

EFECTOS REGIONALES

Lluvia ácida

• El azufre y nitrógeno liberado a la atmósfera por la lluvia acida puede retornar a la superficie de dos modos distintos:

– Seca. En forma gaseosa o como aerosoles, cerca de fuentes de emisión

– Húmeda. La mayoría de los óxidos de S y N se oxidan y forman contaminantes secundarios como H2SO4 (ácido sulfúrico) y HNO3 (ácido nítrico), que se disuelven en las gotas de agua de las nubes y retornan a la superficie en forma de precipitaciones

• Estos contaminantes pueden ser transportados por el viento cientos de kilómetros y afectan a otras zonas (contaminación transfronteriza)

EFECTOS REGIONALES

Lluvia ácida

EFECTOS GLOBALES

Incremento del efecto invernadero

PÁG. 188, ESTUDIAR ESTE EFECTO POR EL LIBRO

La acumulación de gases de efecto invernadero (GEI) en la troposfera provocan un aumento de la temperatura media terrestre

Pero no se considera contaminante

EFECTOS GLOBALES

Incremento del efecto invernadero – Calentamiento global (PÁG. 188, ESTUDIAR ESTE EFECTO POR EL LIBRO)

• Gases de efecto invernadero (en rojo los GEI considerados en el protocolo de Kyoto)

– CO2

– CH4

– N2O

– Halocarbonados; HFC, PFC (de la familia de CFCs) y SF6

– Ozono troposférico

– Vapor de agua

EFECTOS GLOBALES

Incremento del efecto invernadero (PÁG. 188, MUY BIEN EN EL LIBRO)

El forzamiento radiativo depende tanto de la concentración en la atmósfera (de ahí que el CO2 presente el mayor forzamiento, por el incremento en su concentración) y del tiempo de residencia del contaminante en la atmósfera. Por todo ello, el forzamiento radiativo no coincide con el potencial de calentamiento de cada gas

Inventario GEI España 1990 - 2011 (Tabla 3.2, pág. 18 Inventario GEI España)

http://www.magrama.gob.es/es/calidad-y-evaluacion-ambiental/temas/sistema-espanol-de-inventario-sei-/Sumario_inventario_GEI_Espa%C3%B1a_-_Serie_1990-2011_tcm7-1741.pdf




EFECTOS GLOBALES

Incremento del efecto invernadero (PÁG. 188, MUY BIEN EN EL LIBRO)

EFECTOS GLOBALES


CONSECUENCIAS DEL CALENTAMIENTO GLOBAL

– LIBRO, página 189 (Tabla)

EFECTOS GLOBALES


Medidas contra el calentamiento global; PÁG. 189

Acuerdos internaciones para la toma de decisiones:

• IPPC – Panel Intergubernamental de expertos sobre el Cambio Climático

• Convenio Internacional contra el Cambio Climático

• Protocolo de Kyoto – Pretende reducir emisiones mundiales entre 2008 y 2012 de los principales GEI

en un 5% sobre las de 1990 Evitar que el calentamiento supere los 2ºC de media

– Necesidad de nuevos acuerdos

EFECTOS GLOBALES

Destrucción de la capa de ozono

(YA VISTO EN TEMA 7, ESTRUCTURA COMPOSICIÓN Y DINÁMICA DE LA ATMOSFERA)

EFECTOS GLOBALES


CFCs; alto tiempo de residencia en al atmósfera

(CFCs)

EFECTOS GLOBALES



A su vez, la presencia de vórtice polar en el polo Sur impide la afluencia del aire rico en ozono procedente de las zonas ecuatoriales

EFECTOS GLOBALES


A modo de resumen:

• En la destrucción de la capa de ozono concurren causas

antrópicas; emisión de CFC, óxidos de Br y N (NOx)

• También hay causas naturales, de menor importancia; anomalías en la circulación general atmosférica y aumento en la intensidad de las radiaciones ultravioleta

• Los efectos, si bien se encuentran a nivel mundial, presentan mayor intensidad sobre la Antártida y zonas próximas como Tierra del Fuego, Patagonia y Nueva Zelanda, durante la primavera austral (octubre)

• Contaminación lumínica VER DOCUMENTO PDF

• Contaminación acústica VER DOCUMENTO PDF

E. GESTIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

PÁG. 191 LIBRO, ESTUDIAR

• Medidas de vigilancia y seguimiento

– Redes de estaciones de medición de la calidad del aire (niveles de inmisión de contaminantes). Ejemplo; Red de Control de la Calidad del Aire de Castilla y León

– Seguimiento de bioindicadores. Un ejemplo es el crecimiento de líquenes

– Sistemas de medición y seguimiento en zonas expuestas a contaminación acústica

http://www.jcyl.es/web/jcyl/MedioAmbiente/es/Plantilla66y33/1197275675880/_/_/_

http://www.jcyl.es/web/jcyl/MedioAmbiente/es/Plantilla66y33/1197275675880/_/_/_

Ramalina Indica ausencia de contaminación atmosférica casi total

Usnea Indica ausencia total de contaminación atmosférica



• Medidas preventivas

– Ordenación del territorio

– Evaluación de impacto ambiental

– Medidas legislativas con aprobación de normas sobre la calidad del aire

– Medidas tecnológicas de investigación, desarrollo, innovación (I+D+i)

– Medidas económicas y fiscales (sanciones)



• Medidas protectoras

– Instalación de barreras protectoras de ruido en entornos de focos de emisión de ruido (ES UNA MEDIDA PROTECTORA, NO CORRECTORA)

• Medidas correctoras

– Mejora en sistemas de depuración y filtrado de gases

LA ATMÓSFERA COMO RECURSO

PÁGINA 180 LIBRO – APUNTES CMC CURSO PASADO

• ESTUDIAR PÁGINA 180 LIBRO

• Usos de la atmósfera como recurso energético

– Energía eólica

– Energía solar • Solar fotovoltaica

• Solar térmica

• Arquitectura bioclimática.

Apuntes CMC año pasado

ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

• Arquitectura que promueve un diseño adecuado para optimizar el consumo de energía:

– Se calientan enfrían pasivamente, utilizando para ello la luz del Sol

– Emplean materiales más eficientes y de un coste menor (paredes y cubiertas con aislamiento adecuado)

– Orientación y tamaño de ventanas adecuado

– Doble acristalamiento

– Iluminación eficiente energéticamente

– Paneles solares en cubierta

ENERGÍA EÓLICA

• Aprovechamiento de la energía viento (energía eólica), ya utilizada desde la antigüedad

• Genera electricidad a través de la fuerza del viento, mediante la utilización de la energía cinética producida por efecto de las corrientes de aire

• La energía eólica mueve una hélice de un aerogenerador y, mediante un sistema mecánico, hace girar el rotor de un generador que produce energía eléctrica

• Los aerogeneradores suelen agruparse en parques eólicos

• Vida media de un aerogenerador; 20 años

ENERGÍA EÓLICA

ENERGÍA EÓLICA

Ventajas

• Renovable

• No emite contaminación

• Tecnología existente y mejorada en los últimos años

Inconvenientes

• Impacto visual

• Impacto sobre la avifauna (colisiones)

• En ocasiones ruidos e interferencias electromagnéticas

• Depende de las condiciones meteorológicas (viento)

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

• Se utilizar el calor procedente del sol con dos posibles usos:

– Doméstico (agua caliente, calefacción)

– Producción de electricidad en centrales térmicas solares

Ventajas • Renovable


Inconvenientes • Impacto visual

• Se requiere mucho espacio para la instalación (centrales termosolares)

• Producción variable, depende de condiciones meteorológicas (insolación), y en todo caso menor que otras fuentes de energía

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA (TERMOSOLAR)

Sistema solar térmico para uso domestico 1) Colector 2) Deposito de almacenamiento 3) Caldera 4) Estación solar 5) Consumo del agua (ducha)


Sistema solar térmico para uso domestico


• Centrales térmica solar

ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA

• En este caso, se convierte directamente la luz del Sol en electricidad, para lo que se emplean materiales semiconductores (silicio) para absorber fotones

• Los fotones proporcionan corriente de electrones (corriente eléctrica)

• La producción de energía eléctrica tiene lugar en centrales solares fotovoltaicas

• Se emplean paneles solares fotovoltaicos, formadas por multitud de células fotovoltaicas y convertidores

• Las plantas solares fotovoltaicas más comunes en España inyectan directamente la energía eléctrica producida a la red de distribución (plantas de conexión a red)


Ventajas • Renovable


• Sin ruido

• Instalaciones requieren mantenimiento, pero mínimo

• No requiere agua

Inconvenientes • Impacto visual

• Se requiere mucho espacio para la instalación

• Producción variable, depende de condiciones meteorológicas (insolación)

• Producción de energía eléctrica menor con respecto a otras fuentes de energía


Centrales fotovoltaicas

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