Dispersión de contaminantes atmosféricos: factores, efectos y medidas de prevención y corrección

Dispersión de contaminantes atmosféricos

Dispersión de contaminantes

Emisión: cantidad de contaminante emitido desde cualquier medio emisor (fuente contaminante) en un periodo de tiempo determinado. Se expresa en µg/m³ o ppm.

Inmisión: cantidad de contaminante que llega al receptor, previamente transportado y difundido por la atmósfera.

Factores que influyen en la dinámica de dispersión de contaminantes

Características de las emisiones

• Naturaleza del contaminante: si es un gas, permanece en la atmósfera mucho más tiempo; si es una partícula (sólida o líquida), se deposita más rápido.
• Temperatura de emisión: en los contaminantes gaseosos, si su temperatura al salir a la atmósfera es mayor que la del aire circundante, el contaminante asciende hasta las capas altas, facilitando su dispersión. Si su temperatura es menor que la del aire circundante, se acumula en las partes bajas de la atmósfera.
• Velocidad de salida del contaminante: a mayor velocidad, más rápido asciende. En la inversión térmica hay mayor probabilidad de que atraviese la capa invertida y pueda dispersarse más fácilmente.
• Altura del foco de la fuente emisora: a mayor altura, mayor facilidad para que se produzca la dispersión del contaminante.

Condiciones atmosféricas

La capacidad de la atmósfera para dispersar y diluir los contaminantes viene determinada por las condiciones atmosféricas locales. Entre los factores destacan:

• Temperatura del aire y variaciones con la altura: si con la altura la temperatura disminuye en suficiente proporción, los contaminantes ascienden con el aire y, según lo hacen, se van expandiendo y disminuye su concentración hasta alcanzar la estratosfera, donde los vientos en altura los dispersan totalmente. Por el contrario, existe dificultad para la dispersión cuando no hay inversión térmica (zona donde el aire asciende en altura en lugar de descender), ya que los contaminantes quedan atrapados cerca de la superficie. Los anticiclones favorecen la formación de nieblas contaminantes, en las que es probable que exista inversión térmica.
• Velocidad del viento: mayor o menor rapidez en la dispersión de los contaminantes.
• Dirección del viento: área hacia la que se pueden desplazar los contaminantes emitidos.
• Precipitaciones: producen un efecto de lavado sobre la atmósfera, arrastrando los contaminantes al suelo.
• Insolación: la radiación solar favorece las reacciones que dan lugar a algunos contaminantes secundarios (reacciones fotoquímicas).

Características topográficas y geográficas

La situación geográfica y el relieve influyen en el origen de las brisas, que arrastran los contaminantes o provocan su acumulación.

• Presencia de masas vegetales: disminuye la cantidad de contaminación en el aire, ya que frena la velocidad del viento y facilita la depositación de partículas.
• Topografía: favorece situaciones de inversión térmica por la presencia de montañas costeras que dificultan la acción de las brisas marinas, o por valles profundos en los que, en invierno, la insolación llega con dificultad al fondo del valle.
• Islas de calor: las áreas urbanas producen calor y contaminación, además sus construcciones frenan los vientos suaves. Las ciudades suelen tener varios grados más de temperatura que las afueras (isla de calor). Al tener el aire más temperatura en la ciudad que en su periferia, el aire caliente urbano asciende y es sustituido por aire de la periferia (donde hay industrias contaminantes), que se introduce en la ciudad. Al enfriarse el aire urbano que ascendió, desciende por la periferia de la ciudad, la cual vuelve al centro urbano cerrando el círculo. En ausencia de vientos fuertes y lluvias, la dispersión de contaminantes no es fácil, ya que el carácter cíclico de los vientos dificulta la dispersión de los contaminantes, produciendo la cúpula de contaminantes que rodea la ciudad.
• Brisa montaña-valle: durante el día las laderas se calientan y se genera una corriente ascendente de aire caliente, mientras que en el fondo del valle se acumula aire frío y se origina una situación de inversión que impide la dispersión de los contaminantes. Por la noche ocurre lo contrario: el aire de las laderas se enfría por enfriamiento terrestre y desciende al valle desde las colinas más altas. Durante la noche, como por la ladera desciende aire frío, se crea una situación de inversión térmica que provoca acumulación de contaminantes.
• Brisa marina: en zonas costeras se forman sistemas de brisas que, durante el día, desplazan los contaminantes hacia el interior (la tierra se calienta y el aire asciende, lo que provoca que sea sustituido por aire que viene del mar). Durante la noche, al invertirse la circulación de las mismas (la tierra se enfría y el mar se calienta), la contaminación se desplaza hacia el mar. Las brisas marinas favorecen la dispersión de los contaminantes (en la brisa marina hay más viento), pero su carácter cíclico hace que los contaminantes no se dispersen del todo.

Efectos de la dispersión de contaminantes

• Efectos globales: abarcan la totalidad del planeta y solo pueden mitigarse si se actúa sobre su origen (capa de ozono, cambio climático).
• Efectos regionales: afectan a grandes extensiones de terreno, pero no a todo el planeta.
• Efectos locales: ocasionados por cada uno de los contaminantes y por la formación de nieblas contaminantes o smog. Provocan una elevada pérdida de calidad del aire y graves alteraciones en la salud humana.

Smog clásico o sulfuroso

En ciudades con alto contenido de SO₂ en el aire, elevada humedad atmosférica, presencia de partículas y situaciones anticiclónicas. En el Támesis (Londres) se producían nieblas que, en invierno, se estabilizaban por la inversión térmica; estas nieblas acumulaban contaminantes procedentes de industrias. Al ser el origen de la contaminación atmosférica la quema de combustibles fósiles (carbón), otros contaminantes son CO, CO₂, SO₃, SO₂ y gran cantidad de partículas en suspensión, que daban a la niebla cierta consistencia. Los efectos que producen se centran en el aparato respiratorio y también provocan disminución de la visibilidad.

Smog fotoquímico

Tiene su origen en la presencia en la atmósfera de oxidantes fotoquímicos, que son resultado de las reacciones de óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y oxígeno con la energía que proviene de la radiación ultravioleta. Este proceso es favorecido por situaciones anticiclónicas, fuerte insolación y vientos débiles que dificultan la dispersión de contaminantes y refuerzan la capa de inversión térmica que se forma en las primeras horas del día. Puede durar bastante tiempo si la situación anticiclónica es estacionaria. Este smog se caracteriza por la presencia de bruma, formación de O₃, PAN y aldehídos. Los efectos sobre las personas se localizan en las mucosas (irritación de nariz y ojos); sobre las plantas actúa reduciendo la actividad fotosintética; es un efecto corrosivo sobre metales, cuero, fibras sintéticas y caucho.

Calidad del aire

Calidad del aire: conjunto de normas y disposiciones de mayor o menor vinculación desde el punto de vista legislativo, que definen una frontera más o menos real entre el aire limpio y el aire contaminado.

Vigilancia de la calidad del aire: abarca los sistemas y procedimientos utilizados para evaluar la presencia de agentes contaminantes en la atmósfera (evolución de concentraciones en el tiempo y el espacio, etc.), para prevenir y reducir los efectos que puedan causar sobre la salud y el medio ambiente.

Redes de vigilancia

Conjunto de estaciones de medida de los contaminantes del aire, formadas por equipos manuales que se encargan de la toma de muestras y su análisis en el laboratorio, y equipos automáticos de medida continua que suministran datos hacia un centro de control.

• Redes de vigilancia locales (redes urbanas): permiten conocer los niveles de inmisión de contaminantes de la zona analizada.
• Redes comunitarias (EMEP): serie de estaciones distribuidas por los países de la UE para el control de la contaminación transfronteriza y para aportar información a los gobiernos sobre la concentración y deposición de contaminantes del aire y su transmisión a largas distancias. España tiene 10 estaciones integradas.

Métodos de análisis

• Métodos físicos: basados en someter las muestras de aire a ensayos en los que no se alteran las características de los contaminantes (determinación del color, absorción de luz en diferentes longitudes de onda, etc.).
• Métodos químicos: se emplean en reacciones de coloración y combinación con reactivos gaseosos que producen fluorescencia al ponerse en contacto con la sustancia contaminante objeto de ensayo. Estas técnicas son llevadas a cabo por equipos automáticos.
• Indicadores biológicos: análisis de la sensibilidad que presentan algunas especies de seres vivos a ciertos contaminantes gaseosos atmosféricos. Estos efectos permiten identificar su presencia y vigilar la evolución de la contaminación atmosférica. Contaminantes comunes detectados: HF, SO₂, oxidantes fotoquímicos, metales pesados, etc. (líquenes).
• Sensores lidar: un sensor emite un pulso de láser en ondas visibles o infrarrojas que choca contra los contaminantes o el polvo atmosférico, dispersándose y volviendo de nuevo al sensor. La energía que regresa se recoge con el telescopio, se transmite a un foto-detector, es grabada y almacenada en el ordenador.

Medidas de prevención y corrección

Preventivas: para evitar la aparición del problema

• Planificación del uso del suelo: en los planes de ordenación del territorio se buscan los lugares idóneos para establecer industrias, de manera que sus efectos sobre poblaciones, vegetación, animales, etc. sean menores.
• Evaluación de impacto ambiental: estudios previos de las alteraciones que sobre el medio ambiente y sobre la atmósfera van a provocar la realización de determinadas acciones, con el fin de establecer medidas correctoras que mitiguen los impactos antes de que aquellas se lleven a cabo.
• Empleo de tecnologías de baja emisión de residuos: basadas en el desarrollo de procesos que tratan de evitar la contaminación en origen.
• Programas I+D: búsqueda y aplicación de fuentes de energía alternativas y de productos no contaminantes.
• Mejora de la calidad y tipo de combustibles o carburantes: que no lleven en su composición elementos que, al entrar en combustión, generen algún contaminante, o de combustibles con menor contenido en azufre.
• Medidas sociales de información: campañas de sensibilización y formación a través de la educación ambiental para lograr en el ciudadano un uso racional y eficiente de la energía.
• Medidas legislativas: establecimiento de normas sobre calidad del aire por parte de las administraciones locales, regionales, nacionales e internacionales.

Correctoras: depuración del aire contaminado y estrategias de dispersión, para evitar la descarga excesiva de contaminantes a la atmósfera

• Concentración y retención de partículas: separadores por gravedad; filtros de tejido, en los que la corriente de aire con las partículas pasa a través de un tejido filtrante; precipitadores electrostáticos, donde las partículas cargadas eléctricamente por la acción de un campo eléctrico se depositan en unos electrodos que las atraen. El inconveniente es que, al transferir la contaminación de un medio a otro, al evitar la concentración de contaminantes del aire se producen residuos sólidos o líquidos que contaminan el suelo o el agua.
• Sistemas de depuración de gases: emplean mecanismos de absorción basados en la circulación de líquidos capaces de disolver el contaminante gaseoso; métodos de adsorción que emplean sólidos que retienen selectivamente los contaminantes a eliminar; procesos de combustión de gases mediante el empleo de antorchas o quemadores; y procesos de reducción catalítica en el caso de contaminantes que se pueden transformar en compuestos no tóxicos al reaccionar con un agente reductor.
• Expulsión de contaminantes: mediante chimeneas adecuadas para que se diluyan lo suficiente, evitando concentraciones a nivel del suelo. Se reduce la contaminación local, pero puede provocar problemas en lugares alejados de las fuentes de emisión.