ACADEMIA DE BIOLOGÍA: junio 2015

Algunos de los cambios que se han dado en la atmósfera como producto de la contaminación son: inversión térmica, efecto invernadero, lluvia ácida, generación de ozono y rompimiento de la capa de ozono.

Inversión térmica

En la Tierra existen capas de aire frío y caliente, que están en cualquier zona geográfica dependiendo de la altitud, clima, estación del año y hasta hora del día. Normalmente, dichas capas se intercalan de forma específica: las capas más calientes se mantienen cerca de la superficie y las frías ocupan niveles más altos.

Durante el día, el Sol va calentando el aire cercano a la superficie de la Tierra. En condiciones normales este aire caliente se expande y se eleva alejándose de la superficie, acarreando los productos contaminantes hacia la troposfera. De tal modo que siempre debería estar el aire caliente cercano a la superficie y el frío alejado de ésta.

Sin embargo, a veces sucede que una capa de aire frío se queda atrapado debajo de una caliente, como el aire frío es más denso, impide que se formen corrientes ascendentes y que los contaminantes sean arrastrados.

Cuando el patrón de capas de aire se invierte, entonces ocurre el fenómeno llamado inversión térmica.

Las inversiones térmicas duran sólo algunas horas, pero se han dado casos en los que permanecen por varios días.

La inversión térmica es un fenómeno natural que impide la circulación del aire cuando el clima es frío, sin embargo, cuando el aire está lleno de contaminantes, los riesgos de salud aumentan pues se respira un ambiente tóxico.

Efecto invernadero

El clima de la Tierra está determinado por varios factores: la zona geográfica, la orografía, etcétera.

Un factor muy importante se refiere a los llamados gases de invernadero. Estos elementos, como el dióxido de carbono, el vapor de agua o el ozono, tienen la capacidad de absorber el calor del Sol y calentar el aire cercano a la Tierra. La cantidad de estos compuestos debe ser adecuada; si se careciera de ellos, la temperatura en la superficie estaría cercana a los –20º C, es decir, congelante, y si abundaran, también la temperatura aumentaría en condiciones que podrían derretir las masas polares.

El efecto invernadero también es un fenómeno natural de la Tierra que puede resumirse en cuatro pasos que son los siguientes:

1. La energía del Sol calienta el aire de la superficie terrestre.

2. La superficie terrestre proyecta el calor, una parte se mantiene como radiación infrarroja y otra parte se aleja al espacio.

3. Los gases de invernadero absorben parte de la radiación infrarroja y la proyectan hacia la Tierra.

4. Si aumenta la concentración los gases de invernadero, se retiene más calor cerca de la superficie de la Tierra.

El efecto invernadero es semejante a la inversión térmica, ya que ambos están relacionados con las condiciones climáticas.

Uno de los gases de invernadero más importantes es el dióxido de carbono se puede decir que este elemento actúa como si fuera el techo de un invernadero, que absorbe calor e impide que se escape. Si el efecto invernadero no existiera la temperatura terrestre sería demasiado fría.

Sin embargo, la cantidad normal de este compuesto y de otros gases de invernadero, se ha incrementado porque las industrias, transportes y otras actividades generan mayor cantidad de dióxido de carbono y al mismo tiempo están desapareciendo las fuentes naturales que eliminan este compuesto, por la destrucción de los bosques y de la cubierta vegetal, además de contaminar los océanos, ya que los vegetales aprovechan el CO₂ durante la fotosíntesis.

En 1992, el INE realizó un estudio que revela datos alarmantes: México es uno de los países con mayor cantidad de emisiones de CO₂por habitante, la cifra estimada corresponde a una tonelada de este tóxico por persona.

Lluvia ácida

Este fenómeno se presenta por la combinación de los contaminantes primarios con los componentes atmosféricos generando los contaminantes secundarios.

En la atmósfera, por ejemplo, el dióxido de azufre se combina con el oxígeno para formar trióxido de azufre, éste a su vez reacciona con el vapor de agua y da ácido sulfúrico (H₂SO₄).

El dióxido de carbono también se puede convertir en ácido carbónico cuando se combina con agua.

Esos compuestos resultantes son los componentes de la lluvia ácida que daña árboles y vida acuática.

Incluso en zonas no contaminadas la lluvia puede ser ligeramente ácida, con un pH de entre 5.5 y 6.5; los promedios de pH de la lluvia ácida alcanzan niveles de entre 2.0 y 3.0.

A pesar de los numerosos estudios que se han practicado en relación con este fenómeno, no se conocen a ciencia cierta todas sus consecuencias. Se sabe que daña los bosques y que puede acabar con microorganismos como las bacterias nitrificantes del género Rhizobium, lo que ocasionaría una pérdida en el rendimiento de los cultivos y una consecuente alteración de las cadenas alimentarias.

También se descubrió que los huevecillos de los peces no se desarrollan en aguas ácidas, pero se desconocen todos los efectos secundarios derivados de este problema, que es resultado directo de la contaminación ambiental.

Los primeros indicios de la lluvia ácida se presentaron en Escandinavia, cuando murieron grandes cantidades de peces en ambientes ácidos.

Recientemente, se ha descubierto que los contaminantes generados en países como Francia, Alemania e Inglaterra, llegan hasta Suecia y Noruega convertidos en ácidos, afectando la vida de numerosas especies acuáticas.

Lo mismo se ha encontrado en las zonas de los Grandes Lagos en EUA y Canadá que reciben lluvia ácida proveniente de las emisiones contaminantes del primer país.

Otro problema generado por la lluvia ácida es su capacidad para destruir monumentos, ya que puede disolver las piedras. En Grecia, muchos de los antiguos templos han sido deteriorados por este fenómeno y casos semejantes se han detectado por todo el mundo.

Generación de ozono y rompimiento de la capa de ozono

En los medios de comunicación se escucha frecuentemente que se habla de ozono, ya sea como contaminante o como producto utilizado para purificar el agua; pero ¿qué es ozono?

El ozono es un gas de color azul pálido, irritante, tóxico y explosivo; químicamente es una forma de oxígeno que tiene tres átomos en vez de dos.

El nombre de ozono se deriva del griego ozein que significa oler, se le llamó así por tener un fuerte olor picante.

Es un constituyente atmosférico que está presente desde la superficie hasta 60 kilómetros por encima de la Tierra, alcanzando su volumen más importante en la estratosfera.

A finales del siglo XIX, un científico inglés llamado W. N. Hartley descubrió que este gas es el responsable de evitar que la radiación ultravioleta (RUV) alcance la superficie terrestre, y calificó su presencia como "el escudo natural de la Tierra".

Por su capacidad para absorber la radiación ultravioleta, se le considera un elemento vital, pues sin él, esa peligrosa radiación llegaría tan directa a la Tierra que sería imposible cualquier forma de vida y literalmente la quemaría.

Debido a sus propiedades físicas se usa comercialmente como germicida para esterilizar agua potable y también para remover olores y sabores desagradables del agua.

El ozono se forma constantemente en la atmósfera como resultado de la RUV del Sol. En condiciones naturales el ozono se mantiene en una proporción de una molécula de ozono por un millón de moléculas de atmósfera.

Algunas actividades humanas pueden alterar el equilibrio de esa relación y al dañarse la capa de ozono, la radiación ocasiona problemas de salud que van desde el cáncer de piel hasta la muerte.

Las principales actividades que están destruyendo la capa de ozono son:

Explosiones y accidentes nucleares.
Emisiones gaseosas (NO y Cl) de aviones y transbordadores espaciales.
Liberación de gases como metano, dióxido de carbono como resultado de combustiones.
Óxidos de nitrógeno desprendidos de fertilizantes nitrogenados.
Uso de propelentes a base de halocarburos, como el CFC.

Diversos estudios han comprobado que durante la primavera, en la Antártida, se hace más patente un "agujero" en la capa de ozono tan extenso como Estados Unidos y tan profundo como el monte Everest.

Al destruirse el ozono, aumenta la RUV; se ha calculado que por cada 1% de destrucción de este gas, la radiación se incrementa al doble, es decir 2%.

El ozono como contaminante

El ozono es un contaminante secundario que se origina debido a la presencia de otros compuestos como los derivados del nitrógeno y algunos hidrocarburos.

Las industrias, los vehículos o el uso de derivados del petróleo como la gasolina y el gas natural generan ozono a partir de dióxidos de nitrógeno, el cual es un contaminante primario que llega a la atmósfera.

El óxido de nitrógeno tiene la propiedad de interactuar con la luz solar, la cual rompe la molécula para convertirla en dos: una de óxido nítrico y otra de oxígeno que quedó libre (O), se unen creando al ozono.

Como estas reacciones dependen de la energía solar, en los días calurosos, los niveles de ozono se elevan considerablemente y éste queda atrapado muy cerca de la troposfera.

Molécula de clorofluorcarbono (CFC)

Los halocarbonos son compuestos de carbono que contienen algún halógeno en su molécula (cloro, bromo, yodo o flúor); de éstos, los que más demanda comercial tienen son los freones o clorofluorcarbonos (llamados también clorofluorhidrocarbonatos, cuya abreviación general es CFC).

Tales compuestos se utilizan como impulsores de aerosoles y de gas, y como componentes de espumas plásticas.

Los populares sprays o aerosoles usan el CFC por su facilidad de convertir líquidos a gases, sin embargo, el cloro contenido en ellos y que llega posteriormente a la atmósfera, tanto al usarlo como el que permanece cuando se elimina, destruye las moléculas de ozono.

Su peligrosidad se debe, entre otras causas, a que sus moléculas sobreviven en la atmósfera por periodos superiores a los 100 años y como son insolubles al agua, no pueden ser removidos por la lluvia.

Existen datos de que este compuesto continúa usándose y productos que lo contienen se venden en países en los que no existen o son muy escasas las leyes de protección ambiental.

Principales efectos ocasionados por la destrucción de la capa de ozono y el aumento de la RUV:

Daños a la salud humana: cáncer en la piel (cabeza, cuello, brazos y manos, principalmente); aparición de tumores o melanomas en piel, mucosas, ojos, sistema nervioso; degeneración del ADN que provoca mutaciones y consecuentemente defectos congénitos; eritema solar (quemadura provocada por el Sol).

Daños a la vegetación: pérdida de clorofila y reducción de la capacidad fotosintética; disminución de la cantidad de hormonas de crecimiento (auxinas) y, por ende, reducción del crecimiento; inhibición de la germinación de semillas; alteración en la pigmentación de las hojas; degeneración del ADN y presencia de mutaciones.

Daños a organismos acuáticos: alteración de oviposición y del desarrollo de huevos, larvas y juveniles de los peces; disminución del crecimiento en peces y crustáceos (camarones, cangrejos); decremento de fito y zooplancton.

Daños a animales domésticos*: cáncer en los ojos del ganado; incremento de infecciones bacterianas; alteraciones de la capacidad visual; tumores en zonas carentes de pigmento como párpados y genitales

Deforestación

¿Qué es la deforestación?

Es el cambio de una cubierta dominada por árboles a una que carece de ellos. Es la eliminación de la vegetación natural.

En México la primera causa de deforestación es el desmonte agropecuario, seguido por la tala ilegal y los incendios forestales.

¿Cuáles son las causas de la deforestación?

Tala inmoderada para extraer la madera.
Generación de mayores extensiones de tierra para la agricultura y la ganadería.
Incendios.
Construcción de más espacios urbanos y rurales.
Plagas y enfermedades de los árboles.

¿Cuáles son las consecuencias de la deforestación?

Erosión del suelo y desestabilización de las capas freáticas, lo que a su vez provoca las inundaciones o sequías.
Alteraciones climáticas.
Reducción de la biodiversidad, de las diferentes especies de plantas y animales.
Calentamiento global de la tierra: porque al estar deforestados los bosques, no pueden eliminar el exceso de dióxido de carbono en la atmósfera.

Desertización

Con esta simple y sintetizada información se describen las causas, consecuencias, efectos y soluciones propuestas sobre el fenómeno de la desertización:

Descripción

· Destrucción de la cubierta vegetal y pérdida de la fertilidad del suelo.

· En Europa la incidencia del proceso parece poco importante y limitado a algunas zonas mediterráneas (Italia y España), norte del mar Caspio y Canarias.

· La incidencia del proceso en el resto de Europa no está bien determinada, pero algunos usos del terreno (cultivos intensivos, turismo, etc.) deberían ponernos sobre alerta.

· Ver vocabulario

Causas

· Degradación del suelo producida por la excesiva presión humana sobre recursos escasos.

· Cultivos intensivos con utilización masiva de productos químicos.

· Sobreexplotación de acuíferos y salinización consecuente de los suelos.

· Algunas prácticas de silvicultura con criterios principalmente económicos.

Consecuencias / Efectos

· Pérdida de la productividad del suelo.

· Deterioro de sistemas naturales que puede provocar trastornos sociales.

· Reducción de la producción de biomasa y de la disponibilidad de agua superficial o subterránea.

Posibles soluciones

· Políticas adecuadas de repoblación forestal y especialmente de gestión del uso del terreno.

· Potenciación de los cultivos extensivos y de sistemas agrícolas tradicionales.

· Desarrollo de sistemas racionales de regadío.

Agricultura intensiva

En este tipo de agricultura se producen en cantidades inmensas un solo tipo de producto, es utilizada en paises industrializados pues con estos cultivos se pretende alimentar a un pais entero. Se requiere el excesivo uso de energía tanto solar como de combustibles como el petroleo y sus derivados, se aplican productos químicos como los fertilizantes tratados o los plaguicidas. Las características de la agricultura intensiva son:

· Con esta técnica de la tierra se puede obtener mucha productividad

· Un solo tipo de semillas son cultivadas

· Es cultivado en llanuras con suelos ricos en nutrientes

· Se utiliza maquinaria humana que requiere combustible

· Con la aplicación de productos químicos se aumenta la productividad

· Contra insectos u hongos que perjudiquen se utilizan plaguicidas

· Se utilizan cantidades enormes de energía

Agricultura tradicional

En este tipo de cultivo no se pretende alimentar a todo un pais sino a una familia que se dedica a la agricultura y los años en los que la cosecha ha sido abundante y les sobra es utilizado para vender. La energia que se utiliza a parte de la solar es la del esfuerzo del agricultor y de los animales que tenga a su disposición. Esto se hacía antes de una manera global pero ahora solamente es practicado en paises subdesarrollados. Las características de la agricultura tradicional son:

· No se consigue gran productividad

· Se siembra más de un tipo de cultivo normalmente con el sistema a boleo

· Los terrenos no suelen ser buenos y son duros de trabajar

· No hay maquinaria humana

· Se utiliza agua en abundancia y fertilizantes

· Utilizan más de un tipo de cultivo para combatir las plagas

EL CALENTAMIENTO GLOBAL.

El clima siempre ha variado, el problema del cambio climático es que en el último siglo el ritmo de estas variaciones se ha acelerado de manera anómala, a tal grado que afecta ya la vida planetaria . Al buscar la causa de esta aceleración, algunos científicos encontraron que existe una relación directa entre el calentamiento global o cambio climático y el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), provocado principalmente por las sociedades industrializadas.
Un fenómeno preocupa al mundo: el calentamiento global y su efecto directo, el cambio climático, que ocupa buena parte de los esfuerzos de la comunidad científica internacional para estudiarlo y controlarlo, porque, afirman, pone en riesgo el futuro de la humanidad.
¿Por qué preocupa tanto? Destacados científicos coinciden en que el incremento de la concentración de gases efecto invernadero en la atmósfera terrestre está provocando alteraciones en el clima. Coinciden también en que las emisiones de gases efecto invernadero (GEI) han sido muy intensas a partir de la Revolución Industrial, momento a partir del cual la acción del hombre sobre la naturaleza se hizo intensa.
Originalmente, un fenómeno natural
El efecto invernadero es un fenómeno natural que permite la vida en la Tierra. Es causado por una serie de gases que se encuentran en la atmósfera, provocando que parte del calor del sol que nuestro planeta refleja quede atrapado manteniendo la temperatura media global en +15º centígrados, favorable a la vida, en lugar de -18 º centígrados, que resultarían nocivos.
Así, durante muchos millones de años, el efecto invernadero natural mantuvo el clima de la Tierra a una temperatura media relativamente estable y permitía que se desarrollase la vida. Los gases invernadero retenían el calor del sol cerca de la superficie de la tierra, ayudando a la evaporación del agua superficial para formar las nubes, las cuales devuelven el agua a la Tierra, en un ciclo vital que se había mantenido en equilibrio.
Durante unos 160 mil años, la Tierra tuvo dos periodos en los que las temperaturas medias globales fueron alrededor de 5º centígrados más bajas de las actuales. El cambio fue lento, transcurrieron varios miles de años para salir de la era glacial. Ahora, sin embargo, las concentraciones de gases invernadero en la atmósfera están creciendo rápidamente, como consecuencia de que el mundo quema cantidades cada vez mayores de combustibles fósiles y destruye los bosques y praderas, que de otro modo podrían absorber dióxido de carbono y favorecer el equilibrio de la temperatura.

Ante ello, la comunidad científica internacional ha alertado de que si el desarrollo mundial, el crecimiento demográfico y el consumo energético basado en los combustibles fósiles, siguen aumentando al ritmo actual , antes del año 2050 las concentraciones de dióxido de carbono se habrán duplicado con respecto a las que había antes de la Revolución Industrial. Esto podría acarrear consecuencias funestas para la viva planetaria.