Efectos de la Contaminación Atmosférica
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Efectos de la Contaminación Atmosférica y los GEI
El aire limpio es esencial para los humanos y otros seres vivos en la Tierra.
Uno puede sobrevivir sin agua durante 2 días o comida durante 2 semanas, pero muy pocos pueden sobrevivir unos minutos sin aire.
En una base diaria, un adulto promedio consume 2 kg de agua, 1 kg de alimentos y 20 kg de aire.
Sin embargo, el aire contaminado tiene un impacto en la salud pública cuando las concentraciones de contaminantes son lo suficientemente altas. El aire contaminado también afecta al medio ambiente al disminuir su visibilidad y dañar las otras especies y materiales del planeta. El exceso de gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera afecta al equilibrio energético de la Tierra y, en consecuencia, al clima y a las condiciones meteorológicas. Los efectos de la contaminación atmosférica y los GEI se introducen en las siguientes subsecciones.
Efectos de la contaminación atmosférica sobre la salud
La mala calidad del aire es responsable de una de cada ocho muertes en el mundo. La contaminación atmosférica se ha convertido en el mayor desafío ambiental y sanitario de la sociedad. La contaminación del aire tiene un efecto negativo directo en la salud humana. Los episodios agudos de contaminación atmosférica pueden provocar enfermedades cardíacas y respiratorias, bronquitis, neumonía y, a veces, la muerte. Asunto: muerte. Asunto: pena-de-muerte. Asunto: pena-capital. Asunto: muerte. Históricamente, estas afecciones se produjeron en muchos lugares, entre ellos el Valle del Río Muese, Bélgica (1930), Donora, Pensilvania, EE.UU. (1948), Londres, Inglaterra (1952, 1962), la ciudad de Nueva York (1953) y Bhopal, India (1984). Por ejemplo, el más reciente brote de smog en muchas ciudades chinas, que fue responsable de la muerte de 1,2 millones de personas al año en China. Los contaminantes del aire entran en el cuerpo humano (o en el de cualquier criatura) principalmente a través del sistema respiratorio, aunque también pueden ser ingeridos o absorbidos a través de los poros de la piel. Parte de los contaminantes del aire inhalados pueden ser exhalados, pero la mayoría llega a los pulmones, y algunos penetran a través de los pulmones y entran en el sistema circulatorio. Estos contaminantes pueden ser transportados por todo el cuerpo, y algunas reacciones químicas forman nuevos productos químicos. Los productos químicos tóxicos pueden interferir con las funciones normales del cuerpo, lo que da lugar a muchos problemas de salud. Algunos de estos efectos son agudos, incluyendo irritación de los ojos, dolores de cabeza y náuseas, mientras que otros pueden ser crónicos e irreversibles, como daños en los órganos, defectos de nacimiento, enfermedades cardíacas, cáncer e incluso la muerte. Las partículas de aerosol se depositan en el sistema respiratorio en diferentes lugares según el tamaño de las partículas. Las partículas mayores de 15 μm (en diámetro, que es el predeterminado en este libro a menos que se indique lo contrario) son capturadas por pequeños pelos nasales o membranas mucosas. Las partículas menores de 10 μm son atrapadas en los cilios, que son la última línea de defensa del cuerpo en los bronquiolos antes de llegar a los alvéolos. El sistema respiratorio inferior está compuesto por los bronquios, los bronquiolos y los alvéolos, donde ocurre la mayor parte del intercambio de contaminantes. Asunto: contaminacion. Los alvéolos contienen millones de diminutos sacos de aire. La mayoría de las partículas entre 1 μm y 100 nm (=0,1 μm) se asientan en los alvéolos. El tejido alveolar mantiene las partículas en su lugar durante semanas o años. Las toxinas y químicos adsorbidos por las partículas se disuelven y son transportados al sistema de circulación del cuerpo. Como tal, los potenciales efectos crónicos de salud de las partículas son el cáncer de pulmón, el enfisema pulmonar, la bronquitis, el asma y otras infecciones respiratorias [10].
Además, la inhalación de contaminantes gaseosos del aire puede ralentizar la acción de los diminutos cilios y dar lugar a la incrustación profunda de más partículas en el tejido pulmonar. Aunque los seres humanos tienen mecanismos para eliminar y limpiar partículas del sistema respiratorio, los contaminantes del aire pueden superar rápidamente estos mecanismos de defensa naturales.
Una vez que las sustancias químicas transportadas por los contaminantes del aire son absorbidas por el torrente sanguíneo, pueden ser transportadas a un órgano o tejido distante para crear una variedad de efectos adversos. Los efectos respiratorios resultan en irritación de la piel y los ojos, inflamación, reacción alérgica, tos, dolor de pecho, bronquitis, enfisema pulmonar, cáncer de pulmón, disminución de la eficiencia respiratoria, disminución de la circulación pulmonar, y agrandamiento y debilitamiento del corazón y los vasos sanguíneos. En los Estados Unidos de América (EE.UU.), donde el aire es relativamente limpio en promedio, la disfunción pulmonar, que es el resultado de la exposición a los contaminantes del aire, figura entre las 10 enfermedades y lesiones ocupacionales más importantes.
Por consiguiente, estos efectos pueden dar lugar a un aumento de los costos (o costes, como se emplea mayoritariamente en España) médicos y a una muerte prematura. Las reacciones individuales a los contaminantes atmosféricos dependen del tipo de contaminante al que se expone una persona, el grado de exposición, el estado de salud del individuo y la genética. Las personas que permanecen en las oficinas están expuestas a los contaminantes del aire en interiores en lugar de las que trabajan en exteriores. La elevada exposición a los contaminantes del aire se correlaciona con el aumento de las visitas a la sala de emergencias, las admisiones hospitalarias y las muertes prematuras. Los niños y los ancianos son más vulnerables a la contaminación del aire. Los niños son muy sensibles a los efectos de la contaminación del aire, ya que respiran más rápido e inhalan más contaminantes por peso corporal que los adultos.
Por lo tanto, sus pulmones tienen una mayor posibilidad de exposición a los contaminantes nocivos del aire. Las partículas finas pueden dañar el desarrollo de los pulmones y causar asma en la infancia. El aire contaminado puede contribuir a un daño pulmonar permanente durante los períodos de desarrollo de los pulmones de los niños. Estudios recientes también indican que los contaminantes del aire tienen un mayor impacto en las personas que ya están enfermas que en las que no lo están. Los efectos a corto plazo (véase más detalles en esta plataforma general) de los contaminantes del aire sobre la salud se cuantifican mediante un índice de calidad del aire (ICA). El cálculo del ICA requiere múltiples concentraciones de contaminantes del aire, a menudo en términos de la presencia de cinco contaminantes comunes: dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, monóxido de carbono, partículas en suspensión y ozono a nivel del suelo [26]. Los valores calculados del ICA se dividen en rangos, y a cada rango se le asigna un descriptor y un código de color.
Un valor de ICA más bajo indica una mejor calidad del aire. En el ICA de los EE.UU., por ejemplo, hay seis niveles de ICA, Bueno (0-50), Moderado (51-100), Insalubre para Grupos Sensibles (101-150), Insalubre (151-200), Muy Insalubre (201-300), y Peligroso (>300).
Bueno indica que la calidad del aire se considera satisfactoria y plantea poco o ningún riesgo.
Una calidad de aire moderada es aceptable, excepto para un número muy pequeño de individuos, como los que son sensibles al ozono. Estas personas pueden experimentar síntomas respiratorios.
Insalubre para los grupos sensibles indica que la calidad del aire no es aceptable para aquellos que son particularmente sensibles a ciertos contaminantes del aire. Es probable que afecte a niveles inferiores a los del público en general: por ejemplo, los niños y adultos que realizan actividades al aire libre y las personas con enfermedades respiratorias corren un mayor riesgo de exposición al ozono.
Sin embargo, el público en general está bien con el aire.
Los valores de AQI no saludables corresponden al aire que la mayoría del público puede comenzar a experimentar un efecto adverso en la salud. Asunto: derecho-a-la-salud.
El aire muy poco saludable desencadena una alerta de salud, lo que significa que todos pueden experimentar graves efectos sobre la salud. Asunto: derecho-a-la-salud.
Los valores peligrosos de AQI desencadenan advertencias sanitarias de condiciones de emergencia.
Impacto ambiental
La contaminación atmosférica no sólo afecta a la calidad del aire, sino también indirectamente a la calidad de las aguas subterráneas, la tierra, la vegetación, los bosques y el clima. Los contaminantes del aire contaminan primero las nubes y luego regresan a la Tierra junto con las precipitaciones. Estas precipitaciones llevan los contaminantes del aire de vuelta a la Tierra y a cualquier sujeto con el que entren en contacto, como la tierra, el agua y la vegetación.
Como se introdujo en breve, la lluvia ácida es un excelente ejemplo de este caso. Los contaminantes del aire, como el SO2 y el NO x, causan daños directos a las hojas de las plantas y árboles cuando entran en los estomas de las hojas. La exposición crónica de las hojas y agujas a los contaminantes del aire también puede romper la capa cerosa que ayuda a prevenir la excesiva pérdida de agua y los daños causados por enfermedades, plagas, sequía y heladas.
En el medio oeste de los Estados Unidos las pérdidas de cultivos de trigo, maíz, soja y cacahuetes debido a los daños causados por el ozono y la deposición de ácido ascienden a unos 5.000 millones de dólares al año.
Baja visibilidad
La baja visibilidad es una percepción directa y práctica de la mala calidad del aire. La baja visibilidad se produce como resultado de la dispersión y absorción (véase su concepto jurídico) de la luz por los contaminantes del aire. Tanto las partículas de contaminantes atmosféricos primarios como secundarios contribuyen al deterioro de la visibilidad. La humedad puede empeorar la baja visibilidad al cambiar el destino y el tamaño de las partículas: por ejemplo, los sulfatos acumulan agua y aumentan de tamaño, lo que resulta más eficaz para reducir la visibilidad. La visibilidad también se ve reducida por el ozono a nivel del suelo, que es un contaminante secundario del aire formado durante la reacción entre los NO x y los COV. Las partículas finas de sulfato y nitrato pueden suspenderse en el aire durante un largo período de tiempo y, lo que es más importante, dan al smog su color marrón amarillento y reducen la visibilidad. Las partículas que caen sobre los edificios públicos y la vegetación también afectan su apariencia.
Lluvia ácida
Hay formas húmedas de contaminantes ácidos que se encuentran en la lluvia, la nieve, la niebla y el vapor de las nubes. La mayoría de la lluvia ácida se forma cuando el NO x y el SO2 se convierten por oxidación y disolución en ácido nítrico (HNO3) y ácido sulfúrico (H2SO4), respectivamente, y también cuando el gas amoníaco (NH3) se convierte en amonio (NH4 +).
Las emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno a la atmósfera han aumentado desde la Revolución Industrial y recientemente se han hecho más frecuentes en China, Europa oriental y Rusia, donde el carbón que contiene azufre es la principal fuente de energía. La lluvia ácida fue descubierta por primera vez en 1852 y ha sido ampliamente estudiada desde finales de la década de 1960 [2, 19]. El gas más importante que conduce a la acidificación es el dióxido de azufre.
Las emisiones de óxidos de nitrógeno también son cada vez más importantes, debido a su contribución al ozono y al ácido nítrico. La lluvia ácida tiene un impacto adverso en la ecología. Cae sobre los bosques, los suelos y las masas de agua dulce, matando a los insectos y a las formas de vida acuática. La lluvia ácida puede dañar seriamente la biología del suelo. Mientras que algunos microbios pueden consumir rápidamente los ácidos, otros no pueden tolerar gran parte de ella.
Las enzimas de estos últimos son cambiadas por el ácido y pierden sus capacidades.
Además, la lluvia ácida también elimina nutrientes y minerales, que son necesarios para mantener un ecosistema floreciente. El agotamiento de los minerales en el suelo puede ralentizar el crecimiento de los cultivos alimentarios, las plantas y los bosques. Cuando los valores del pH son extremadamente bajos, la lluvia ácida puede causar la muerte de una parte o de todo un bosque, principalmente porque los árboles se debilitan y se vuelven susceptibles a ambientes hostiles. La lluvia ácida también puede corroer los materiales de construcción y los monumentos históricos.
Las esculturas comúnmente pierden su brillo, porque la lluvia ácida reacciona químicamente con los compuestos de calcio de las piedras.
Efectos de los gases de efecto invernadero
En condiciones normales, la radiación solar llega a la superficie de la Tierra después de penetrar a través de su atmósfera. Parte de la energía solar (calor) es absorbida, reflejada o radiada dentro de la atmósfera de la Tierra. Con el aumento de los gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera, la radiación de calor infrarrojo de onda larga (IR) se vuelve a irradiar y queda atrapada dentro de la atmósfera de la Tierra, lo que provoca el calentamiento de la superficie terrestre. Se remite a los lectores a los libros de texto sobre transferencia de calor para un conocimiento más profundo de la radiación solar. También se ofrecen cursos relacionados a estudiantes universitarios en la mayoría de las escuelas de ingeniería. La estratosfera de la Tierra contiene una capa de gas ozono (O3) que normalmente absorbe la mayor parte de la dañina radiación ultravioleta de onda corta (UVB) del sol, protegiendo así a los organismos vivos de la Tierra.
Sin embargo, este escudo protector se ha vuelto cada vez más fino.
Los datos recientes muestran una tendencia de disminución del 3,4% por década en el promedio del ozono total en las latitudes medias del hemisferio norte desde 1979. A medida que se adelgaza la capa de ozono, más radiación UVB llega a la superficie de la Tierra, lo que provoca el calentamiento global y el cambio climático. Asunto: calentamiento-global. Asunto: cambio-climatico. También se espera que el agotamiento del ozono provoque un aumento de las tasas de cáncer de piel y la supresión del sistema inmunológico. También afecta al ecosistema al frenar el crecimiento de ciertas plantas alimenticias. Los científicos han vinculado varias sustancias asociadas a las actividades humanas con el agotamiento del ozono, entre ellas el uso de clorofluorocarbonos (CFC), halones, tetracloruro de carbono y cloroformo de metilo. Estas sustancias químicas se emiten a partir de procesos industriales tales como acondicionadores de aire comerciales, refrigeradores y espumas aislantes. El cambio climático debido a las emisiones de GEI se ha convertido en un tema prominente en el escenario mundial. Aunque hay un desacuerdo sobre las causas, es indudable que el clima global está cambiando. La temperatura global tiene una correlación muy estrecha con la concentración de CO2 en la atmósfera. Basado en la experiencia de varios autores, nuestras opiniones y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros artículos de esta revista, respecto a sus características y/o su futuro): Durante el siglo pasado, la concentración atmosférica de CO2 aumentó de ~280 a 370 ppmv, con un rápido incremento en las últimas décadas. La temperatura global ha aumentado en 0,5 °C durante este período de tiempo. Esta tasa de cambio no tiene parangón en los últimos 1.000 años, y 11 de los 12 años de 1995 a 2006 fueron los años más cálidos en el registro instrumental de la temperatura global desde 1850. El aumento de la temperatura se extiende por todo el planeta y es mayor en las zonas frías y remotas. Se cree que el cambio climático es causado por la actividad humana, principalmente por la quema de combustibles fósiles, lo que da lugar a una acumulación de GEI.