Smog, ozono y lluvia ácida: causas, procesos y efectos en la atmósfera urbana

Smog: definición y tipos

Smog: fenómeno de la contaminación atmosférica típico de las áreas urbanas y zonas industriales, caracterizado por la formación de nieblas con sustancias nocivas para la salud y el medio ambiente.

Smog clásico

Formado por una nube de aerosoles debidos a las emisiones de humos y óxidos de azufre. Se produce en ciudades frías y húmedas.

Smog fotoquímico

Se origina en situaciones de estabilidad atmosférica, con mínima dispersión de contaminantes y fuerte insolación. De los compuestos formados, el más destacado es el ozono (O3), y la medida de su concentración se utiliza como referencia para determinar el nivel de contaminación atmosférica.

Mecanismos y dinámica diaria del smog fotoquímico

• Radicales libres: los radicales libres producidos por los hidrocarburos (HC) capturan el NO; al no poder reaccionar éste con el O3, el ozono se acumula.
• Horas de emisión: a primeras horas de la mañana hay un fuerte aumento de emisión de HC, NO y NO2.
• Oxidación: conforme avanza el día, el NO se oxida a NO2, elevando la concentración de NO2.
• Máximo de ozono: a partir del mediodía aumenta la actividad fotoquímica; inicialmente el O3 se forma, pero a partir del mediodía puede disminuir porque actúa como oxidante en otras reacciones. El máximo nivel de ozono suele alcanzarse en la parte central del día, cuando también es máxima la actividad fotoquímica, y posteriormente desciende.
• Noche: durante la noche el ozono continúa bajando, pues reacciona con el NO para formar N2O5.

Alteración de la capa de ozono y lluvia ácida

Destrucción de la capa de ozono: el ozono se forma en la alta estratosfera, especialmente en zonas ecuatoriales, y desde ahí se transporta hacia los polos y hacia capas más bajas de la atmósfera. (Radiación UV: radiación solar con longitud de onda entre 100 y 390 nm).

Casi el 99% de la radiación UV absorbida se convierte en calor. Afortunadamente, aproximadamente el 10% de la radiación UV que llega a la atmósfera superior alcanza la superficie, gracias a la pantalla de ozono de la estratosfera. Esta capa se forma y destruye constantemente, como si fuese la piel de la Tierra.

Proceso de formación del ozono estratosférico

El ozono se forma a partir de la unión de O₂ + O, donde el átomo de oxígeno (O) proviene de la disociación fotoquímica del O₂ generada por la radiación UV. Como depende de la radiación UV, se produce más ozono en el ecuador y luego se transporta por el viento hacia latitudes altas.

Proceso de destrucción del ozono

La radiación UV-B produce la disociación del O3, contribuyendo a procesos que reducen la concentración de ozono estratosférico mediante reacciones que liberan oxígeno atómico y moléculas reactivas.

Agentes destructores

• Óxidos de nitrógeno: naturales (NO y NO2) y de origen humano. El NO2 es una de las principales especies asociadas al origen humano.
• CFCs (clorofluorocarbonos): compuestos formados por C, F y Cl que contribuyen significativamente a la destrucción del ozono. Contribuyen a una fracción importante del problema (se estima que su papel es relevante en la pérdida de ozono).

Problema: muchos de estos compuestos son estables a baja altitud; al alcanzar la estratosfera se descomponen liberando átomos (por ejemplo, Cl) que catalizan la destrucción del ozono.

Notas finales

La interacción entre emisiones urbanas (HC, NO, NO2), radiación solar y la presencia de compuestos estables como los CFC determina tanto la formación del smog fotoquímico como la alteración de la capa de ozono y la posible aparición de lluvia ácida por la transformación de óxidos en ácidos. El control de emisiones y la vigilancia de los niveles de O3 y otros contaminantes son esenciales para proteger la salud y el medio ambiente.