La Atmósfera Terrestre: Composición, Contaminación y Fenómenos Climáticos

1. La Atmósfera: Escudo Protector de la Tierra

La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la Tierra y constituye el principal modo de defensa de las diferentes formas de vida contra las radiaciones que provienen del espacio exterior, principalmente del Sol. Su espesor alcanza aproximadamente unos 200 kilómetros y se puede dividir en función de sus propiedades térmicas.

2. Contaminación Atmosférica: Tipos y Fuentes

2.1. Definición de Contaminación Atmosférica

La contaminación atmosférica es la presencia en el aire de materiales o formas de energía que implican riesgos, daños o molestias para personas y bienes de cualquier naturaleza.

2.2. Clasificación de Contaminantes Químicos

El modo más específico de clasificar los contaminantes químicos, desde la perspectiva de la contaminación, se realiza atendiendo a la formación de los compuestos. En este caso, existen dos grandes grupos:

• Contaminantes primarios: Son aquellos que proceden directamente de las fuentes de emisión.
• Contaminantes secundarios: Son los que se originan por interacción química entre los contaminantes primarios y los componentes normales de la atmósfera.

2.3. Fuentes de Emisión de Contaminantes Atmosféricos

Una fuente importante de emisión de componentes atmosféricos son los océanos, los cuales pueden considerarse como auténticos almacenes químicos. Los océanos emiten una gran diversidad de gases, tales como CO, CO2, CH4, N2O, sulfuro de carbonilo (SCO) y cloruro de metilo (CH3Cl). Los productos disueltos en el agua de mar están en equilibrio con la atmósfera; sin embargo, las variaciones de temperatura de la superficie marina pueden alterar este equilibrio y modificar sustancialmente las concentraciones de los gases disueltos en el mar.

Prácticamente el 80% de los contaminantes que el ser humano vierte a la atmósfera proceden de los componentes residuales formados durante la combustión de combustibles fósiles. Además del CO2 y del H2O, que son los productos finales de la combustión, también se forman productos orgánicos parcialmente oxidados como consecuencia de la combustión ineficiente de los motores. Dependiendo de su procedencia, los combustibles pueden contener una cantidad, más o menos significativa, de impurezas inorgánicas que, al quemarse, dan lugar a otros contaminantes.

3. El Efecto Invernadero y sus Implicaciones

3.1. Formación de Contaminantes Secundarios

Si el tiempo de residencia de un residuo es suficiente, este puede participar en reacciones químicas y transformarse en otras sustancias contaminantes, pasando a denominarse contaminantes secundarios.

3.2. Mecanismo del Efecto Invernadero

Una propiedad que presentan las moléculas de CO2 es la de absorber radiación infrarroja. Esto se debe a que las frecuencias de vibración de los enlaces C-O en la molécula de CO2 son del orden de las longitudes de onda del espectro infrarrojo de la luz. La consecuencia, desde un punto de vista ambiental, es que el CO2 atmosférico absorbe la luz infrarroja emitida por la superficie terrestre y la remite en todas direcciones, enviando parte de la radiación de nuevo a la superficie terrestre. Por lo tanto, cabe esperar que un aumento de los niveles de CO2 en la atmósfera provoque un aumento paralelo de la temperatura de la biosfera. Este es el denominado efecto invernadero.

3.3. Consecuencias Ambientales del Cambio Climático

El efecto invernadero se manifiesta por un aumento global de la temperatura en el planeta, cambios en el clima (sequía o inundaciones prolongadas), mayor tasa de deshielos en polos y glaciares, etc. Las principales consecuencias incluyen:

• Temperaturas: Tendencias anuales al alza.
• Derretimientos y Océanos: Disminución del hielo ártico, cambio del nivel del mar, adaptación y promedio anual de personas inundadas, impacto en el gran cinturón convector oceánico.
• Precipitaciones, Sequías y Huracanes: Alteraciones en las tendencias de estos fenómenos.

3.4. Actividades Humanas Generadoras de Gases de Efecto Invernadero

Las principales actividades humanas que contribuyen a la emisión de gases de efecto invernadero son:

• Quema de combustibles fósiles (generación y uso de energía, industria, transporte).
• Cambios en el uso del suelo.
• Silvicultura.
• Agricultura.
• Manejo de desechos sólidos y líquidos.

4. Procesos Químicos en las Capas Atmosféricas

4.1. La Troposfera: Dinámica y Radicales OH

La troposfera se caracteriza por poseer una variación negativa de la temperatura con la altitud. Esto, junto al distinto grado de insolación según la altitud terrestre, da lugar a que se establezcan movimientos convectivos de masas de aire, tanto en sentido vertical como horizontal. Se destaca la presencia de los radicales OH, los cuales son agentes oxidantes poderosos que llevan a cabo un proceso semejante a la combustión, pero a temperaturas mucho más bajas.

La concentración de radicales OH en la troposfera es muy dependiente de la incidencia de la luz solar y de la presencia de agua, mostrando una fuerte variación estacional e, incluso, una cierta variación durante el día.

4.2. La Estratosfera y la Capa de Ozono

Muy pocos contaminantes llegan a penetrar la estratosfera; tan solo aquellos que son muy estables y resistentes al ataque químico de los radicales OH, con elevados tiempos de residencia en la atmósfera, tienen alguna probabilidad de introducirse en la estratosfera.

La estratosfera es donde la concentración de ozono alcanza valores máximos. El ozono se genera por fotodisociación de una molécula de oxígeno, seguida por una combinación átomo-molécula de oxígeno.

Un 80% del total se encuentra entre los 10 y los 35 km de altitud, que es donde se concentra la mayor parte del ozono atmosférico y que se conoce popularmente como capa de ozono.

5. Contaminación Urbana por Partículas

Internacionalmente (ISO 4225 – 1980), las partículas se definen como pequeñas masas de materia líquida o sólida. Cuando se encuentran suspendidas en una masa de aire estable, se definen como partículas atmosféricas. La palabra aerosol, en esta norma, define la suspensión en el medio gaseoso de partículas sólidas, líquidas o sus mezclas que presentan velocidad de deposición variable.

6. Vulnerabilidad de Países ante el Cambio Climático

Un país se considera vulnerable si cumple con la tipificación de vulnerabilidad de la Convención de Cambio Climático, que incluye:

• Zonas costeras bajas.
• Zonas áridas y semiáridas.
• Áreas susceptibles a la deforestación o erosión.
• Áreas propensas a desastres naturales.
• Áreas susceptibles a la sequía y la desertificación.
• Áreas urbanas altamente contaminadas.
• Ecosistemas frágiles.

Estudios nacionales proyectados al 2040 indican intensificación de aridez en la zona norte, avance del desierto hacia el sur, reducción hídrica en la zona central y aumento de precipitaciones al sur.

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