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Usted está aquí: Inicio / Señales – El bienestar y el medio ambiente / Señales 2013 / Entrevista / Una cuestión de química

Una cuestión de química

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La química de nuestra atmósfera es compleja. La atmósfera contiene capas de diferentes densidades y diferentes composiciones químicas. Preguntamos al profesor David Fowler, del Centro de Ecología e Hidrología del Consejo de Investigación del Entorno Natural del Reino Unido, sobre los contaminantes atmosféricos y procesos químicos en nuestra atmósfera que repercuten en nuestra salud y en el medio ambiente.
ImaginAIR: Cicatrices en el cielo

ImaginAIR: Cicatrices en el cielo  Image © Greta De Metsenaere

¿Afectan todos los gases al medio ambiente?

Muchos de los gases que hay en el aire no son especialmente importantes desde el punto de vista de la química. Algunos gases traza, como el dióxido de carbono y el óxido de nitrógeno, no reaccionan fácilmente en el aire, y por esto los calificamos de «gases de larga vida». El principal componente de aire, el nitrógeno, también es en gran medida inerte en la atmósfera. Los gases traza de larga vida están presentes en más o menos las mismas concentraciones en todo el mundo. Si examinamos una muestra de aire del hemisferio norte y del hemisferio sur, no encontraremos grandes diferencias cuantitativas entre estos gases.

Sin embargo, las concentraciones de otros gases, como el dióxido de azufre, el amoniaco y los oxidantes sensibles a la luz solar, como el ozono, son mucho más variables. Estos gases representan una amenaza para el medio ambiente y la salud humana, y dado que reaccionan rápidamente en la atmósfera no permanecen mucho tiempo en su forma original. Reaccionan rápidamente para formar otros compuestos o se eliminan con la deposición en el suelo, y se denominan «gases de vida corta». Por ello están presentes cerca de los lugares donde se emitieron o donde se formaron por reacción. Las imágenes tomadas mediante sensores remotos instalados en satélites muestran mayores concentraciones de estos gases de vida corta en determinadas partes del mundo, normalmente en regiones industrializadas.

¿Cómo pueden estos gases de vida corta crear problemas de calidad del aire y para el medio ambiente?

Muchos de estos gases de vida corta son tóxicos para la salud humana y la vegetación. Además, en la atmósfera se convierten fácilmente en otros contaminantes, algunos por efecto de la luz solar. La energía solar es capaz de dividir muchos de estos gases reactivos de vida corta en nuevos compuestos químicos. El dióxido de nitrógeno constituye un buen ejemplo. Se genera principalmente al quemar combustible, ya sea en coches de gasolina o en las centrales eléctricas que utilizan gas y carbón. Cuando el dióxido de nitrógeno se expone a la luz solar, se divide en dos nuevos compuestos químicos: óxido nítrico y lo que los químicos denominan «oxígeno atómico». El oxígeno atómico es simplemente un único átomo de oxígeno. El oxígeno atómico reacciona con el oxígeno molecular (dos átomos de oxígeno enlazados en moléculas O2) para formar ozono (O3), que es tóxico para los ecosistemas y la salud humana, y es uno de los principales contaminantes en todos los países industrializados.

Sin embargo, en la década de 1980, ¿no necesitábamos el ozono para protegernos de la excesiva radiación del sol?

Es cierto. Pero el ozono en la capa de ozono está en la estratosfera, a altitudes de 10 a 50 kilómetros por encima de la superficie, y allí nos protege de la radiación ultravioleta. Sin embargo, el ozono en niveles inferiores —que suele llamarse «ozono troposférico» (es decir, cercano al suelo)— constituye una amenaza para la salud humana, los cultivos y otra vegetación sensible.

El ozono es un potente oxidante. Penetra en las plantas a través de los pequeños poros de las hojas. Es absorbido por la planta y genera radicales libres, es decir, moléculas inestables que dañan las membranas y las proteínas. Las plantas disponen de sofisticados mecanismos para tratar los radicales libres. Pero si una planta tiene que dedicar parte de la energía que recoge de la luz solar y de la fotosíntesis para reparar el daño celular causado por los radicales libres, tendrá menos energía para crecer. Por consiguiente, cuando los cultivos están expuestos al ozono, son menos productivos. En Europa, América del Norte y Asia, la producción agrícola se ha reducido a causa del ozono.

La química del ozono en los humanos es bastante similar a la química del ozono en las plantas. Sin embargo, en lugar de entrar por los poros de la superficie, como sucede con las plantas, el ozono es absorbido a través de la membrana que cubre los pulmones, donde forma radicales libres y menoscaba la función pulmonar. De este modo, las personas que corren más riesgo a causa del ozono son las que tienen dificultades para respirar. Si observamos las estadísticas, vemos que durante los períodos con altos niveles de ozono se produce un incremento de la tasa de mortalidad diaria en los humanos.

Puesto que estos gases son de vida corta, ¿no se podría lograr un rápido descenso de los niveles de ozono reduciendo drásticamente las emisiones de dióxido de nitrógeno?

En principio, sí. Podríamos reducir las emisiones, y entonces los niveles de ozono empezarían a disminuir. Pero el ozono se forma desde muy cerca de la superficie de la tierra hasta una altitud de 10 kilómetros. Por consiguiente, hasta allí arriba sigue habiendo bastante ozono de fondo. Si dejásemos de emitir del todo, tardaríamos más o menos un mes en recuperar los niveles naturales de ozono.

Pero, aunque Europa limitara las emisiones, no reduciría realmente nuestra exposición al ozono. Parte del ozono que entra en Europa procede del ozono generado a partir de emisiones europeas. Pero Europa también está expuesta al ozono procedente de China, la India y América del Norte. El dióxido de nitrógeno en sí es un gas de vida corta, pero el ozono que genera puede durar más y por ello tiene tiempo para esparcirse por todo el mundo por la acción del viento. Una decisión unilateral de la UE reduciría parte de los niveles máximos de producción de ozono en Europa, pero esto solo supondría una pequeña contribución a la mejora de los niveles de fondo mundiales, porque Europa es solo uno de los muchos responsables.

Tanto Europa como América del Norte, China, la India y Japón tienen un problema con el ozono. Incluso los países en rápido desarrollo, como Brasil (donde la quema de biomasa y los vehículos liberan gases precursores de ozono), tienen un problema con el ozono. Las zonas más limpias del mundo desde el punto de vista de la producción de ozono son zonas oceánicas remotas.

ImaginAIR: Air and health

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

¿Es el ozono la única fuente de preocupación?

Los aerosoles son el otro contaminante principal y son más importantes que el ozono. Cuando hablamos de aerosoles en este sentido, no nos referimos a los aerosoles que compran los consumidores en un supermercado, como desodorantes y pulverizadores para limpiar los muebles. Para los químicos, los aerosoles son pequeñas partículas que flotan en la atmósfera, también denominadas «partículas en suspensión» (PM). Pueden ser sólidas o líquidas, y algunas de ellas se convierten en gotas en el aire húmedo y luego en partículas sólidas cuando se seca el aire. Los aerosoles están asociados a una alta mortalidad humana, y las personas que corren más riesgo son las que tienen problemas respiratorios. Las partículas en suspensión en la atmósfera provocan mayores efectos sobre la salud que el ozono.

Muchos de los contaminantes generados por las actividades humanas se emiten en forma de gases. Por ejemplo, el azufre suele emitirse en forma de dióxido de azufre (SO2), mientras que el nitrógeno se emite en forma de dióxido de nitrógeno (NO2) y/o amoniaco (NH3). Pero una vez están en la atmósfera, estos gases se transforman en partículas. Este proceso convierte el dióxido de azufre en partículas de sulfato que no son más grandes que una fracción de una micra.

Si hay suficiente amoniaco en el aire, ese sulfato reacciona para convertirse en sulfato de amonio. Hace cincuenta años, el sulfato de amonio era un componente realmente dominante en el aire de Europa. Pero hemos reducido mucho las emisiones de azufre en toda Europa, cerca del 90 % desde la década de 1970.

Sin embargo, aunque hayamos reducido las emisiones de azufre, hemos reducido mucho menos las emisiones de amoniaco. Esto significa que el amoniaco en la atmósfera reacciona con otras sustancias. Por ejemplo, el NO2 de la atmósfera se transforma en ácido nítrico, y este ácido nítrico reacciona con el amoniaco para producir nitrato de amonio.

El nitrato de amonio es muy volátil. En zonas más altas de la atmósfera, el nitrato de amonio es una partícula o una gota, pero en un día cálido y cerca del suelo, el nitrato de amonio se divide en ácido nítrico y amoniaco, que se depositan muy rápidamente en la superficie terrestre.

¿Qué sucede si el ácido nítrico se deposita en la superficie de la tierra?

El ácido nítrico proporciona nitrógeno a la superficie de la tierra y es un fertilizante eficaz para nuestras plantas. De este modo, fertilizamos el entorno natural de Europa desde la atmósfera, de la misma manera en que los agricultores fertilizan los cultivos. El nitrógeno adicional que fertiliza el entorno natural produce acidificación e intensifica la emisión de óxido nitroso, pero también favorece el crecimiento de los bosques y, por consiguiente, es a la vez una amenaza y un beneficio. El efecto más importante del nitrógeno depositado en el entorno natural es el de suministrar nutrientes adicionales a los ecosistemas naturales. A consecuencia de ello, las plantas sedientas de nitrógeno crecen y florecen muy rápido, desbancando así a las especies que crecen lentamente. Esto provoca la pérdida de especies más especializadas, que se han adaptado para florecer en un clima bajo en nitrógeno. Ya podemos apreciar un cambio de la biodiversidad de la flora en toda Europa a consecuencia de la fertilización del continente desde la atmósfera.

ImaginAIR: Air and health (flower)

(c) Cesarino Leoni, ImaginAIR/EEA

«Todos intentamos crear condiciones óptimas para nuestro bienestar en nuestro entorno. La calidad del aire que respiramos influye notablemente en nuestra vida y nuestro bienestar.» Cesarino Leoni, Italia

Si hicimos frente a las emisiones de azufre y la capa de ozono, ¿por qué no hemos hecho lo mismo con el problema del amoniaco?

Las emisiones de amoniaco provienen del sector agrícola y especialmente de la producción intensiva de lácteos. La orina y el estiércol de las vacas y las ovejas en los campos provocan emisiones de amoniaco a la atmósfera. El amoniaco es muy reactivo y se deposita rápidamente en el entorno natural. También forma nitrato de amonio y es responsable de una parte importante de las partículas en suspensión en la atmósfera, y de los correspondientes problemas de salud de la población. La mayor parte del amoniaco que emitimos en Europa se deposita en Europa. Es necesaria una mayor voluntad política para introducir medidas de control a fin de reducir las emisiones de amoniaco.

Lo curioso, en el caso del azufre, es que sin duda había voluntad política. Creo que ello se debió en parte a que los países emisores de Europa se sintieron moralmente obligados a ayudar a los países receptores netos de Escandinavia, donde tuvo lugar la mayoría de los problemas de precipitación ácida.

Reducir las emisiones de amoniaco afectaría al sector agrícola, y los grupos de presión agrarios tienen mucha influencia en los círculos políticos. La cosa no es diferente en Norteamérica. Allí también tienen muchos problemas con las emisiones de amoniaco y tampoco toman medidas para controlarlo.

David FowlerProfesor David Fowler, del Centro de Ecología e Hidrología del Consejo de Investigación del Entorno Natural del Reino Unido

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