6.3: Contaminación del aire exterior
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La contaminación del aire se refiere a la introducción, en la atmósfera, de sustancias que tienen efectos nocivos en los seres humanos, otros organismos vivos, y el medio ambiente ya sea como partículas sólidas, gotitas líquidas o gases. La contaminación del aire puede ser el resultado de procesos naturales como tormentas de polvo, incendios forestales y erupciones volcánicas, o de actividades humanas como la quema de biomasa, emisiones vehiculares, minería, agricultura y procesos industriales. La mejora de la tecnología y las políticas gubernamentales han ayudado a reducir la mayoría de los tipos de contaminación del aire exterior en muchos países industrializados, incluido Estados Unidos, en las últimas décadas. Sin embargo, la calidad del aire exterior sigue siendo un problema en naciones menos industrializadas, especialmente en megaciudades de naciones que se industrializan rápidamente como China e India.
Los contaminantes exteriores pueden provenir de fuentes estacionarias (puntuales) o móviles (no puntuales) (Figura\(\PageIndex{1}\)). Las fuentes estacionarias tienen una ubicación fija, por ejemplo, chimeneas de centrales eléctricas, quema, sitios de construcción, tierras de cultivo y minas de superficie entre otros. Las fuentes móviles de contaminantes del aire se mueven de un lugar a otro mientras emiten contaminantes. Ejemplos de fuentes móviles incluyen vehículos, aviones, barcos y trenes.
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Los contaminantes se categorizan en dos tipos principales en función de cómo se originaron, a saber, los contaminantes primarios y secundarios. Los contaminantes primarios son aquellos que se liberan directamente de la fuente al aire en una forma dañina. Los principales contaminantes que representan casi todos los problemas de contaminación del aire son monóxido de carbono (58%), compuestos orgánicos volátiles (COV, 11%), óxidos de nitrógeno (15%), dióxidos de azufre (13%) y material particulado (3%). Los contaminantes secundarios se producen a través de reacciones entre contaminantes primarios y compuestos atmosféricos normales. Por ejemplo, el ozono a nivel del suelo se forma sobre las zonas urbanas a través de reacciones, alimentadas por la luz solar, entre los contaminantes primarios (óxidos de nitrógeno) y otros gases atmosféricos como los COV.
6.3.1: Criterios contaminantes
En virtud de la Ley de Aire Limpio (sección 6.7.1), la Agencia de Protección al Medio Ambiente (EPA) establece normas de calidad del aire para proteger la salud pública y el medio ambiente. La EPA ha establecido estándares nacionales de calidad del aire para seis contaminantes comunes del aire, a saber: 1) monóxido de carbono; 2) ozono a nivel del suelo; 3) dióxido de nitrógeno; 4) dióxido de azufre; 5) plomo; y 6) materia particulada (también conocida como contaminación por partículas). De los seis contaminantes, la contaminación por partículas y el ozono a nivel del suelo son las amenazas para la salud más extendidas. La EPA llama a estos contaminantes “criterios” contaminantes del aire porque los regula mediante el desarrollo de criterios basados en la salud humana y/o ambientales (pautas basadas en la ciencia) para establecer niveles permisibles. El conjunto de límites basados en la salud humana se denomina estándares primarios. Otro conjunto de límites destinados a prevenir daños ambientales y patrimoniales se denomina normas secundarias.
- Monóxido de Carbono (CO): es un gas incoloro e inodoro emitido por los procesos de combustión, específicamente, la combustión incompleta del combustible. A nivel nacional y, particularmente en las zonas urbanas, la mayoría de las emisiones de CO al aire ambiente provienen de fuentes móviles. El CO puede causar efectos nocivos para la salud al reducir el suministro de oxígeno a los órganos del cuerpo (como el corazón y el cerebro) y los tejidos. En niveles extremadamente altos, el CO puede causar la muerte.
- Ozono a nivel del suelo (O 3): es un gas incoloro con un olor ligeramente dulce que no se emite directamente al aire, sino que es creado por la interacción de la luz solar, calor, óxidos de nitrógeno (NO x) y compuestos orgánicos volátiles (COV). Es probable que el ozono alcance niveles poco saludables en días calurosos y soleados en entornos urbanos. Las emisiones de instalaciones industriales y servicios eléctricos, escape de vehículos de motor, vapores de gasolina y solventes químicos son algunas de las principales fuentes de NO x y COV.
- Dióxido de nitrógeno (NO 2): es uno de un grupo de gases altamente reactivos conocidos como “óxidos de nitrógeno” u “óxidos de nitrógeno (NO x)”. Otros óxidos de nitrógeno incluyen ácido nitroso y ácido nítrico. NO 2 es un gas maloliente de color marrón amarillento a marrón rojizo que es un importante contribuyente al smog y la lluvia ácida. Los óxidos de nitrógeno resultan cuando el nitrógeno atmosférico y el oxígeno reaccionan a las altas temperaturas creadas por los motores de combustión. La mayoría de las emisiones en Estados Unidos son el resultado de la combustión en motores de vehículos, servicios eléctricos y combustión industrial.
- Dióxido de azufre (SO 2): El dióxido de azufre es uno de un grupo de gases altamente reactivos conocidos como “óxidos de azufre”. Las mayores fuentes de emisiones de SO 2 provienen de la combustión de combustibles fósiles en centrales eléctricas (73%) y otras instalaciones industriales (20%). Las fuentes más pequeñas de emisiones de SO 2 incluyen procesos industriales como la extracción de metales de sus minerales y la quema de combustibles con alto contenido de azufre por locomotoras, barcos grandes y equipos no viales.
- Plomo (Pb): es un metal que se encuentra naturalmente en el medio ambiente así como en productos manufacturados. Las principales fuentes de emisiones de plomo han sido históricamente a partir de combustibles en vehículos de motor (como automóviles y camiones) y fuentes industriales. Como resultado de los esfuerzos regulatorios de la EPA para eliminar el plomo de la gasolina, las emisiones de plomo del sector del transporte disminuyeron drásticamente en 95 por ciento entre 1980 y 1999, y los niveles de plomo en el aire disminuyeron 94 por ciento durante ese período de tiempo. Las principales fuentes de emisiones de plomo hoy en día son los aviones de procesamiento de minerales y metales y motores de pistón que operan con gasolina de aviación con plomo. Hoy en día, los niveles más altos de plomo en el aire generalmente se encuentran cerca de las fundiciones de plomo.
- El material particulado (PM), a veces conocido simplemente como “partículas” se refiere a partículas sólidas y gotitas líquidas suspendidas en el aire que respiramos. La contaminación por partículas se compone de una variedad de componentes, incluyendo ácidos (nitratos y sulfatos), productos químicos orgánicos, metales, partículas del suelo o polvo, y alérgenos (polen y esporas de moho). El tamaño de las partículas está directamente vinculado a su potencial de causar problemas de salud. Las partículas de 10 micrómetros de diámetro o menores generalmente pasan por la garganta y la nariz y entran a los pulmones. La EPA los agrupa en dos tipos: "partículas gruesas inhalables”, con diámetros mayores a 2.5 micrómetros y menores a 10 micrómetros y "partículas finas”, con diámetros de 2.5 micrómetros y menores. ¿Qué tan pequeño es 2.5 micrómetros? Piensa en un solo pelo de tu cabeza. El cabello humano promedio es de aproximadamente 70 micrómetros de diámetro, lo que lo hace 30 veces más grande que la partícula fina más grande (Figura\(\PageIndex{2}\)). Nuestros sistemas respiratorios están equipados para filtrar partículas más grandes del aire una vez que se inhala. Sin embargo, los pulmones son vulnerables tanto a partículas gruesas (PM 10) como a partículas finas (PM 2.5). Estos pueden deslizarse más allá de las defensas naturales del sistema respiratorio y meterse profundamente en los pulmones y algunos incluso pueden entrar en el torrente sanguíneo. Las partículas gruesas provienen del polvo de la carretera mientras que las partículas finas provienen de procesos de combustión.
6.3.2: Compuestos orgánicos volátiles
Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son productos químicos que contienen carbono emitidos como gases de fuentes naturales y de origen humano. Las fuentes naturales de COV incluyen plantas, la fuente más grande, y bacterias en las tripas de termitas y animales rumiantes. Estos compuestos generalmente se oxidan a monóxido de carbono y dióxido de carbono en la atmósfera. Los COV son de gran preocupación porque son precursores de la formación de ozono, un contaminante secundario del aire.
Una gran cantidad de químicos orgánicos sintéticos como benceno, tolueno, formaldehído, cloruro de vinilo, cloroformo y fenoles son ampliamente utilizados como ingredientes en innumerables productos para el hogar. Pinturas, decapantes de pintura, barnices, muchos productos de limpieza, desinfección, cosméticos, desengrasantes y pasatiempos contienen COV. Los combustibles también están compuestos por productos químicos orgánicos. Todos estos productos pueden liberar compuestos orgánicos mientras los estás usando y, en cierta medida, cuando se almacenan. El “olor a auto nuevo” característico de los autos nuevos proviene de una compleja mezcla de docenas de COV. Además, las concentraciones de muchos COV son consistentemente más altas en interiores (hasta diez veces mayores) que en exteriores. A menudo se les hace responsables del síndrome del edificio enfermo, una enfermedad resultante de la contaminación de interiores en la que no se identifica la causa específica.
6.3.3: Smog
El smog es una mezcla de contaminantes del aire (dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, ozono y partículas) que a menudo se forman sobre las áreas urbanas como resultado de la combustión de combustibles fósiles. El término fue acuñado a partir de los términos “humo” y “niebla” refiriéndose a una neblina pardusca que contamina el aire, reduciendo en gran medida la visibilidad y dificultando que algunas personas respiren (Figura\(\PageIndex{3}\) y\(\PageIndex{4}\)). Hay dos tipos principales de smog: smog industrial y fotoquímico. El smog industrial se produce principalmente por la quema de combustibles fósiles que producen dióxido de carbono (a partir de la combustión completa), monóxidos de carbono (de combustión parcial), azufre y mercurio. El azufre reacciona con otros químicos en la atmósfera produciendo varios compuestos de azufre, incluido el dióxido de azufre. Estos compuestos junto con el material particulado conforman el smog industrial. El smog fotoquímico se forma cuando la luz solar impulsa reacciones químicas entre los contaminantes primarios de los automóviles y los compuestos atmosféricos normales. El producto es una mezcla de más de 100 productos químicos diferentes, siendo el más abundante el ozono a nivel del suelo.
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6.3.4: Contaminantes tóxicos
Los contaminantes tóxicos del aire, también conocidos como contaminantes peligrosos del aire, son aquellos contaminantes que se sabe o se sospecha que causan cáncer u otros efectos graves para la salud, como efectos reproductivos o defectos congénitos, o efectos ambientales adversos. Ejemplos de contaminantes tóxicos del aire incluyen benceno, que se encuentra en la gasolina; percloroetileno, que se emite desde algunas instalaciones de limpieza en seco; cloruro de metileno, que es utilizado como disolvente y decapante de pintura por varias industrias; y otros como dioxina, amianto, tolueno y metales como el cadmio , mercurio, cromo y compuestos de plomo.
La mayoría de los tóxicos del aire provienen de fuentes artificiales, incluidas fuentes móviles (por ejemplo, automóviles, camiones, autobuses) y fuentes estacionarias (por ejemplo, fábricas, refinerías, centrales eléctricas), así como fuentes interiores (por ejemplo, algunos materiales de construcción y solventes de limpieza). Algunos tóxicos del aire también se liberan de fuentes naturales como erupciones volcánicas e incendios forestales. La exposición a los tóxicos del aire es principalmente a través de la respiración, pero algunos contaminantes tóxicos del aire como el mercurio pueden depositarse en los suelos o aguas superficiales, donde son absortos por las plantas e ingeridos por los animales y eventualmente se magnifican a través de la cadena alimentaria. Al igual que los humanos, los animales pueden experimentar problemas de salud si se exponen a cantidades suficientemente altas de tóxicos al aire con el tiempo.