Introducción/Motivación
El aire limpio sólo contiene los gases y el vapor de agua que necesita para mantener en forma la Tierra. Los contaminantes son sustancias, o incluso energía, que son perjudiciales para los seres vivos (y alguna materia inerte). Una alta concentración de contaminantes en el aire se llama contaminación atmosférica.
La contaminación atmosférica puede destruir el medio ambiente y puede suponer un riesgo para la salud de las personas y de los demás seres vivos. A veces, la contaminación atmosférica puede provocar erupciones cutáneas, irritación de ojos y nariz, dolores de cabeza, somnolencia, tos, estornudos y mareos. La inhalación de altos niveles de contaminación atmosférica puede provocar enfermedades de mucha gravedad como cáncer, asma, fallos renales, daños en el hígado e incluso defectos de nacimiento. La contaminación atmosférica también afecta negativamente a las plantas y a los animales de nuestro entorno.
La contaminación del aire puede incluso destruir edificios. Las partículas contaminantes pueden incrustarse en un edificio y ensuciar la fachada. La contaminación también puede provocar lluvia ácida que puede desintegrar los edificios.
Los ingenieros que tratan los problemas de la contaminación atmosférica deben conocer a fondo la composición y las características del aire antes de empezar a diseñar soluciones tecnológicas para la contaminación. Algunos de los dispositivos tecnológicos diseñados por los ingenieros para limpiar la contaminación atmosférica son depuradores, precipitadores electrostáticos, separadores de ciclón yfiltros de mangas.
¿Qué son los contaminantes atmosféricos?
En el aire que respiramos existen cientos decontaminantes que flotan a nuestro alrededor. Algunos de estos contaminantes provienen de fuentes naturales, pero la mayoría es resultado de la actividad humana. La contaminación atmosféricase compone de gases y partículas que afectan la calidad del aire que nos rodea, son perjudiciales para el medio ambiente y/o penetran en laatmósfera en altos niveles de concentración. La contaminación atmosférica se compone de lo siguiente: gases visibles, gases invisibles y partículas (por ejemplo, hollín), además de fibras, neblinas, moho y bacterias. Estas partículas se pueden encontrar tanto en el exterior como en el interior. La mayor parte de los contaminantes atmosféricos principales son invisibles (como eldióxido de carbono y elmonóxido de carbono), pero si se concentra una gran cantidad pueden apreciarse en forma de niebla tóxica o esmog, como sucede en las ciudades. Debido a que los contaminantes visibles (como elmaterial particulado y el esmog fotoquímico) son más obvios, sabemos más sobre éstos y solemos tener más regulaciones sobre ellos que sobre los contaminantes invisibles.
Material particulado
material particulado suele ser invisible a
simple vista a no ser que la concentración sea muy alta. Para estudiar las partículas de forma sencilla, es posible "atrapar" e identificar algunas e introducirlas en un colector. Los ingenieros utilizan una variedad de aparatos tecnológicos para medir las concentraciones e identificar los tipos de partículas. Los ingenieros primero deben conocer esta información al respecto de un lugar contaminado para después poder concentrarse en la limpieza de los contaminantes. También utilizan esta información para diseñar nuevas tecnologías (nuevos tipos de combustible, motores más eficientes, tratamientos de procesos en aplicaciones industriales, etc.) que previenen y reducen la contaminación atmosférica de forma más eficaz.
Esmog fotoquímico
La palabra "smog" (esmog) es una combinación de las palabras "smoke" (humo) y "fog" (niebla). Se utilizó por vez primera a principios de 1900 para describir la combinación de humo y niebla espesa que se concentraba algunas veces en Londres, Reino Unido. Hoy en día, esmog o niebla tóxica se refiere alesmog fotoquímico, una combinación decompuestos orgánicos volátiles (VOC) yóxidos de nitrógeno. Cuando se expone a la luz del sol, el esmog fotoquímico crea ozono troposférico y otros irritantes.
Determinadas condiciones climáticas, como la falta de viento, pueden hacer que aumente el esmog, que se hace especialmente evidente durante unainversión térmica ya que impide su elevación y disipación. Las cadenas montañosas que rodean a las ciudades pueden también contribuir a que el esmog se quede atrapado en dicha zona.
Fuentes de la contaminación atmosférica (ambientes exteriores/interiores)
Fuentes artificiales en ambientes exteriores
La quema de combustibles fósiles es una de las causas principales de la contaminación atmosférica y contribuye en gran parte al cambio climático global. El humo y los gases que contienen dióxido de carbono y dióxido de azufre procedentes de las centrales eléctricas y las fábricas son los más agresivos. Las emisiones de escape de los automóviles es otra fuente principal de contaminación del aire. Contiene gases invisibles (dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno) y partículas. Muchos de los productos que consumimos (laca de pelo, pinturas y limpiadores) liberan grandes cantidades decompuestos orgánicos volátiles(VOC) a la atmósfera. Otras fuentes principales son las gasolineras, las industrias (muchos tipos), la agricultura y la silvicultura
Una de las principales fuentes de la contaminación del aire es la combustión incompleta de la gasolina en el motor de los coches. Los motores sólo son eficaces en un 30%, lo que significa que, de 10 litros de gasolina en el depósito, sólo se utilizan 3 litros para mover el vehículo. Parte de la gasolina que queda calienta el motor, pero otra parte se libera sin quemarse. Esta ineficacia es uno de los causantes principales del esmog fotoquímico. Si la gasolina se quemara completamente, los únicos subproductos serían el vapor de agua y el dióxido de carbono. El dióxido de carbono sigue siendo perjudicial para el medio ambiente si se libera en grandes cantidades, pero la combustión completa limitaría el número de otros gases nocivos en la atmósfera. Los ingenieros diseñan dispositivos que reducen las emisiones de la contaminación, por ejemplo,catalizadores, combustibles modificados y motores más eficaces.
Fuentes naturales en ambientes exteriores
Las erupciones volcánicas suelen escupir gases y cenizas a la atmósfera. Los incendios forestales también liberan polvo y humo en el aire.
Fuentes en ambientes interiores
La contaminación del aire interior está pasando a preocupar cada vez más a los ingenieros ambientales porque la mayor parte del tiempo se pasa en el interior. Los contaminantes del aire interior (IA) se pueden crear dentro del edificio o se pueden introducir en él desde fuentes del exterior. Algunas fuentes de la contaminación interior son: equipos (sistemas de climatización que no funcionan bien,emisiones de equipo de oficina/laboratorios), mobiliario (una alfombra nueva que libera formaldehído y cazos de teflón quemados), materiales que producen polvo o materiales dañados por el agua, emisiones insalubres procedentes de la basura, insectos y plagas (pesticidas), zonas de preparación de comidas, hongos, productos de limpieza, mascotas (caspa) y personas (humo del tabaco). Algunos de los contaminantes atmosféricos del exterior, que se traen al interior son el esmog, las bacterias y esporas de moho, humo de los coches, gases de escape, polen y polvo, algas (de aguas estancadas) y humos
Contaminación acústica y lumínica
La contaminación acústica también se considera un tipo de contaminación atmosférica ya que las ondas del sonido viajan por el aire. Las principales causas de la contaminación acústica en ambientes exteriores son aviones, maquinaria de construcción, camiones de gran envergadura y otros tipos de transporte, etc. En ambientes interiores, las principales causas son música, televisión, batidoras, lavavajillas, lavadoras, etc. La luz artificial también se considera una fuente de contaminación atmosférica para los astrónomos. Tanto la contaminación acústica como lumínica producen efectos negativos sobre la salud humana y sobre la salud de los animales y sus patrones de migración.
¿ Qué Air Contaminación Solutions?
Para obtener más información para el debate, vea el siguiente vídeoZona escolar sin asma para su propio enriquecimiento o compártalo con los alumnos en el aula.
El ciclo del agua limpia de forma natural los contaminantes del aire. Sin embargo, en la actualidad, nos enfrentamos a dos problemas: el ciclo del agua no limpia los contaminantes tan rápido como se crean, y además se producen altas concentraciones de contaminantes que contribuyen a la lluvia ácida.
Los gobiernos de todo el mundo ayudan a controlar la contaminación atmosférica a través de la creación de leyes, como Clean Air Act en Estados Unidos o laDirectiva sobre calidad del aire ambiente y una atmósfera más limpia en Europade la Unión Europea. Muchos gobiernos también aprueban leyes estrictas para controlar la cantidad de subproductos que pueden emitir las empresas industriales y los medios de transporte. Estos estándares de calidad del aire se diseñan para proteger la salud y el bienestar de las personas, plantas y animales, y para proteger también los edificios, monumentos, recursos de agua, etc. No obstante, para poder aplicar estas leyes, es importante controlar la calidad del aire con el paso del tiempo.
Uno de los principales problemas ambientales con los que se encuentran los ingenieros es la creación de nuevas técnicas para prevenir la contaminación adicional del aire. En Estados Unidos se han producido muchos cambios como resultado de la aplicación de nuevas leyes ambientales. Por ejemplo, en muchos lugares se solía quemar carbón como forma de calor o para poner en marcha maquinaria. Ahora sabemos que la quema de carbón (y de otros combustibles fósiles) produce contaminación atmosférica y mucha gente ha dejado de quemar carbón como resultado de la concienciación pública y de la aplicación de normas más estrictas sobre la contaminación del aire. Otro claro ejemplo tiene que ver con la ingeniería de los automóviles. Por norma, la mayoría de los coches funcionan quemando gasolina (un combustible fósil), que, como sabemos, es una de las causas principales de la contaminación atmosférica, pero la nueva normativa está cambiando la fabricación de los coches. Durante los últimos 25 años se han producido avances sorprendentes en la tecnología de los vehículos de motor que han conseguido reducir las emisiones de escape en un 96% en comparación con los vehículos de 1960.
Hoy en día los ciudadanos informados también realizan ajustes a nivel personal que contribuyen a mejorar el aire. Por ejemplo, muchos reducen el uso de combustibles al compartir el coche, otros usan los transportes públicos (autobús o tren), otros van en bicicleta o caminan, reduciendo así la energía que utilizamos, otros compran productos respetuosos con el medio ambiente, como laca de pelo sin aerosol y limpiadores no tóxicos. Todo ello contribuye a reducir la contaminación atmosférica.
Factoides sobre la contaminación atmosférica
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Ciudad de México es una de las ciudades más contaminadas del mundo. Cuando la contaminación del aire está en su nivel más alto, se han visto caer pájaros muertos del cielo.
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Todos los días, cada cabeza de ganado de los 11.000 millones que forman el conjunto mundial emite medio quilo de metano (que se genera en su estómago durante la digestión de la comida). Esto significa que se producen 125.000 millones de kg de metano al año. El metano también se produce en grandes cantidades cuando la vegetación se pudre en los vertederos. El metano es uno de los principales gases de efecto invernadero y contribuye en gran medida al cambio climático.
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La American Lung Association (asociación americana del pulmón) cree que la exposición al dióxido de azufre (una de las causas es el motor de combustión interna de los coches) es la tercera causa de las enfermedades del pulmón, después del tabaco. También se ha relacionado con el aumento de casos de asma, bronquitis y enfisemas. Una persona suele realizar un promedio de 20.000 inhalaciones al día.
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Las plantas nos dan oxígeno y aun así hemos destruido casi dos tercios de los bosques originales de la Tierra.
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A veces, Hawaii emite alertas "vog". Significa que el esmog provocado por emisiones volcánicas está en un nivel de peligro.