Ozono Estratosférico, Radiación UV y Contaminantes Atmosféricos Clave

Mecanismo de Chapman (1930)

Este mecanismo representó el primer intento serio para explicar la formación y destrucción del ozono estratosférico. Sin embargo, presenta algunas limitaciones:

• No consideró que una de las rutas de destrucción del ozono fuera la del vapor de agua (H₂O), presente en la estratósfera en una concentración aproximada de 5 ppm.
• No tomó en cuenta la ruta de destrucción catalítica mediante el óxido nítrico (NO) estratosférico.
• La presencia del NO en la estratósfera no es solo de carácter antropogénico, sino también principalmente natural (debido a fenómenos de descomposición, como la oxidación del óxido nitroso N₂O).
• No consideró el profundo daño ocasionado posteriormente por los CFC (clorofluorocarbonos) y otros compuestos halogenados.
• Predice una concentración de ozono mayor a la real, debido a que no considera todos los ciclos catalíticos que contribuyen a su eliminación.

Radiación UV y la Pantalla Atmosférica Protectora O₂/O₃

En relación con la radiación ultravioleta (UV) y el papel protector del oxígeno y el ozono atmosféricos, se puede afirmar:

• De toda la radiación solar recibida, la radiación ultravioleta (UV) no representa más del 8%.
• El oxígeno molecular (O₂) absorbe eficazmente la radiación UV de longitud de onda más corta, aproximadamente entre 220 y 240 nm (UV-C).
• Al romperse el ozono (O₃) por absorción de radiación UV (principalmente UV-B, ~240-320 nm), se genera una molécula de O₂ y un átomo de oxígeno (O*), este último altamente inestable (un radical libre).
• Según la ecuación de energía (E = hc/λ), la energía de un fotón es inversamente proporcional a su longitud de onda (λ). Para romper el enlace del ozono (O₃) se requiere menos energía que para romper el del oxígeno molecular (O₂), por lo tanto, la disociación del O₃ ocurre con fotones de mayor longitud de onda (menor energía) que la disociación del O₂.
• La radiación UV es filtrada eficazmente en la estratósfera por el O₂ (que filtra UV-C) y el O₃ (que filtra la mayor parte del UV-B).

Semejanzas y Características del NO y NO₂

Respecto al óxido nítrico (NO) y al dióxido de nitrógeno (NO₂), conocidos conjuntamente como NOₓ, se puede afirmar:

• Ambos poseen un electrón desapareado en su estructura, por lo que son radicales libres muy reactivos.
• Participan activamente en la química atmosférica, incluyendo la generación de ozono troposférico (a nivel del suelo), considerado un contaminante secundario perjudicial.
• Se forman como producto de la reacción entre el nitrógeno (N₂) y el oxígeno (O₂) atmosféricos en procesos de combustión a elevadas temperaturas y presiones, como ocurre en los motores de los automóviles y en procesos industriales.
• Son precursores clave y componentes importantes del smog fotoquímico, especialmente en áreas urbanas.

Fuentes de Emisión de Contaminantes Atmosféricos Urbanos

Las principales fuentes de emisión de contaminantes comunes en el aire de las ciudades incluyen:

• El material particulado en suspensión (PTS o PM): Se origina por diversas fuentes, incluyendo el polvo de calles no pavimentadas, la resuspensión del polvo depositado por el tráfico, emisiones industriales, construcciones y combustión incompleta.
• El monóxido de carbono (CO): Proviene fundamentalmente de la combustión incompleta de combustibles fósiles, siendo los vehículos a gasolina la fuente principal en entornos urbanos.
• Los óxidos de nitrógeno (NOₓ): Son producidos principalmente por las altas temperaturas alcanzadas en las cámaras de combustión de los vehículos (fuentes móviles) y en procesos industriales y generación de energía (fuentes fijas).
• Los óxidos de azufre (SOₓ), principalmente dióxido de azufre (SO₂): Provienen de la combustión de combustibles fósiles que contienen azufre (como el carbón y algunos derivados del petróleo) utilizados en centrales termoeléctricas, calderas industriales, hornos y, en menor medida, en vehículos diésel y transporte marítimo. También se originan en ciertos procesos industriales (ej. fundiciones).