FS -102 ENERGÍA Y CAMBIO CLIMÁTICO

1. FS -102ENERGÍA Y CAMBIO CLIMÁTICO Energía y Cambio Climático (FS-102) Sección de Energía/Escuela de Física/Facultad de Ciencias Universidad Nacional Autónoma de Honduras

2. UNIDAD I

3. CONTENIDO • Atmósfera y contaminación atmosférica. • Principales contaminantes del aire y sus efectos. • Gases de efecto invernadero.

4. ATMÓSFERA Y CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

5. Atmósfera Es la envoltura gaseosa que rodea la tierra. Esta formada por moléculas de gases, partículas de solidos y líquidos en suspensión y precipitaciones que caen. Es la responsable de mantener la Tierra con la temperatura suficiente para ser habitable por la vida tal como la conocemos.

6. Composición de la atmósfera La atmósfera se compone principalmente de Nitrógeno y Oxígeno; contiene cantidades más pequeñas de argón, vapor de agua, ozono y dióxido de carbono. Existen otros elementos traza y compuestos en cantidades todavía más pequeñas.

9. La capa inferior se llama TROPOSFERA, se extiende a unos 16km y, salvo por las inversiones locales de temperatura, se enfría con la altura. Esta capa contiene casi todo el vapor de agua y las nubes, y es el sitio donde se origina nuestro clima. Las sustancias que pasan a ella suelen volver a la superficie por precipitación.

10. ESTRATÓSFERA: Es la capa que está por encima de la tropopausa (es la altitud a la que la temperatura llega a -59 grados Celcius). En esta capa la temperatura aumenta con la altitud, hasta unos 50 km sobre la superficie.Este incremento en la temperaturase debe sobretodo a que contieneozono, el cual absorbe la radiaciónultravioleta emitida por el sol.

11. Después de la Estratósfera hay otras dos capas, la MESÓSFERA Y La TERMÓSFERA, donde las concentraciones de ozono disminuyen y solo se encuentran cantidades escasas de oxígeno y nitrógeno.

12. Contaminación atmosférica Hay tres factores que determinan el grado de contaminación atmosférica: La cantidad de contaminantes en el aire. El espacio en el que los contaminantes se dispersan. Los mecanismos que los eliminan del aire.

14. PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AIRE Y SUS EFECTOS

15. Principales contaminantes del aire y sus efectos Existen 8 contaminantes que han sido identificados como los más difundidos y dañinos para la atmósfera. 1. Partículas suspendidas. 2. Compuestos orgánicos volátiles. 3. Monóxido de Carbono. 4. Óxidos de Nitrógeno. 5. Óxidos de azufre. 6. Plomo y otros metales pesados. 7. Ozono y otros oxidantes fotoquímicos. 8. Sustancias tóxicas y el radón.

16. Partículas suspendidas Se trata de una mezcla compleja de partículas sólidas y aerosoles (partículas líquidas) suspendidas en el aire. Las vemos como polvo, humo y niebla (esmog) y llevan algunos o todos los demás contaminantes disueltos o adheridos a la superficie. Estas partículas deterioran muchas funciones respiratorias.

18. Compuestos orgánicos volátiles Entre otras sustancias incluyen gasolina, solventes de pinturas y soluciones limpiadoras orgánicas, que se evaporan y entran a la atmósfera como vapor, lo mismo que fragmentos de moléculas de la oxidación incompleta de combustibles y desechos orgánicos. Estos compuestos son los principales causantes de la formación de Ozono contaminante.

20. Monóxido de Carbono Es un gas invisible e inodoro, muy venenoso para los animales porque impide el suministro de oxígeno a los órganos y tejidos.

21. Óxidos de Nitrógeno (NOx) Entre estos se encuentran varios compuestos de oxígeno y nitrógeno, todos gases. Los NOx se convierten en ácido nítrico en la atmósfera y son la principal fuente de la lluvia (deposición) ácida.

22. El Dióxido de Nitrógeno irrita los pulmones y causa enfermedades respiratorias agudas en los niños.

23. El dióxido de Azufre es un gas venenoso para plantas y animales. Los niños y los ancianos son muy sensibles a él.Se convierte en ácido sulfúrico en la atmósfera y también es una de las principales fuentes de la deposición ácida. Óxidos de Azufre (SOx), sobre todo el SO2

25. Plomo y otros metales pesados El plomo es muy peligroso en concentraciones bajas y llega a causar daño cerebral y la muerte. Se acumula en el organismo y lesiona tejidos y órganos.

26. Ozono y otros oxidantes fotoquímicos Es cierto que debemos conservar la capa de Ozono de la atmósfera superior para que nos proteja de la radiación ultravioleta. Pero el Ozono es también muy tóxico para plantas y animales; lesiona los tejidos pulmonares y es causante de muchos trastornos en los pulmones. El Ozono a nivel dentro de la troposfera es un contaminante grave.

28. Sustancias tóxicas y el radón Entre los químicos tóxicos del aire se cuentan sustancias carcinógenas, materiales radiactivos y otras sustancias (asbestos, cloruro de vinilo y benceno) emitidas como contaminantes.

29. El benceno es usado en el campo de los medicamentos, alimentos, polímeros, insecticidas, drogas, pinturas, barnices, etc..

30. Según el tiempo y el nivel de concentración, los efectos del benceno en el organismo pueden ir desde el mareo, dolor de cabeza o la aceleración del ritmo cardiaco, hasta la muerte por sobreexposición.  

31. El aire caliente en el interior de un vehículo que ha estado estacionado bajo el sol, tiene altas concentraciones de benceno, ya que se utiliza en el plástico conque se fabrican algunas de las partes del automotor (tablero, tapicería, etc.) el que al calentarse libera parte del benceno contenido en él. Por eso, antes de encender el vehículo, se recomienda mantener los vidrios abajo durante unos minutos, para que el aire circule y las personas dentro del vehículo no aspiren cantidades peligrosas de benceno.

32. El radón típicamente sube a través de la tierra hacia el aire y de ahí hacia el interior de la vivienda a través de grietas y otros agujeros en los cimientos. También esta presente en los mismos materiales de construcción como la cerámica, cemento, piedra, etc. El radón es un gas radiactivo causante de cáncer, generado por procesos naturales del interior de la Tierra (rompimiento de rocas; por ejemplo).

33. Fuentes de los contaminantes En su mayoría, los contaminantes del aire son subproductos directos e indirectos de quemar carbón, gasolina y otros combustibles líquidos, así como los desechos (papeles, trapos etc.).

35. Contaminantes primarios: Son productos directos de la combustión o la evaporación. En este grupo están: Partículas, compuestos orgánicos volátiles, CO, NOx, SOx y plomo.

36. Al quemarse, los combustibles y desechos vierten a la atmósfera partículas consistentes sobretodo en carbono,son las que vemos como hollín y humo.Además, algunos fragmentos de las moléculas de los combustibles quedan sin quemarse como los compuestos orgánicos volátiles.

37. El resultado de la oxidación incompleta del carbono es el monóxido de carbono (CO), en tanto que el de la combustión completa es el dióxido de carbono (CO2).La combustión ocurre en presencia de aire, que es 78% Nitrógeno y 21% Oxígeno (1% trazas). A temperaturas de combustión elevadas, parte del Nitrógeno se oxida y forma óxido nítrico (NO).

38. En el aire, el óxido nítrico reacciona de inmediato con más oxígeno y se convierte en dióxido de nitrógeno (NO2).El dióxido de nitrógeno absorbe la luz y causa en gran parte el color pardo del esmog fotoquímico.

39. Contaminantes secundarios:Algunos de los contaminantes primarios siguen reaccionando en la atmósfera y producen otros compuestos indeseables, llamados contaminantes secundarios.

40. El Ozono y numerosos compuestos orgánicos reactivos se forman como resultado de reacciones químicas entre óxidos de Nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles del Carbono; la energía necesaria procede de la luz solar.Por la presencia de la luz, estos productos se conocen en conjunto como oxidantes fotoquímicos.

41. Los ácidos sulfúrico y nítrico (lluvia acida) se consideran contaminantes secundarios, ya que son producto de la reacción de dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno con la humedad del aire y oxidantes como el hidroxilo.

42. Control de la contaminación atmosférica La ley de Aire Limpio de 1970 ordena la imposición de normas para cuatro contaminantes primarios ( Partículas, dióxido de Azufre, monóxido de Carbono y óxidos de Nitrógeno ) y para el contaminante secundario Ozono.

43. Estrategias de control *Reducción de las Partículas. Se ha logrado con la Instalación de filtros, precipitadores electrostáticos y otros dispositivos en fábricas.*Limitación de los contaminantes de los automotores. Disminución general en el tamaño de los vehículos de pasajeros junto con numerosos dispositivos de control (para una combustión más eficiente y la limitación en las emisiones de compuestos orgánicos volátiles)

44. *Control del ozono. Disminuyendo las emisiones de compuestos orgánicos volátiles.* Control de las sustancias tóxicas en el aire.Dar una mayor atención al problema de las fugas accidentales de esta sustancia, sustituir los contaminantes por otras sustancias inocuas, pero que lleven a la industria a alcanzar siempre los mismos objetivos

45. Principales cambios atmosféricos Deposición ácida. Deterioro de la capa de ozono. 3. Calentamiento mundial.

46. Es la lluvia, niebla, bruma o nieve con más acidez de lo normal (en ausencia de contaminación, la lluvia es ligeramente ácida, con un pH de 5.6) Además, como también hay partículas ácidas secas en la atmósfera, la combinación de deposición y caída de estas partículas se llama precipitación ácida (pH ≤ 5.5) Deposición ácida

47. Las emisiones de dióxido de Azufre y óxidos de Nitrógeno reaccionan con los radicales hidroxilos y el vapor de agua de la atmósfera para formar sus ácidos respectivos, que caen como deposición ácida seca o, mezclados con agua, como precipitación ácida.

50. Fuentes de la Deposición Ácida: El análisis químico de la deposición ácida revela la presencia de ácido sulfúrico y ácido nítrico. La quema de combustibles produce dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno, con lo que empieza a aparecer el problema de la deposición ácida. En la troposfera se oxidan y se convierten en ácido sulfúrico y nítrico, que se disuelven con facilidad en agua y caen con la precipitación ácida.