Composición de la atmósfera
Un
ejemplo de la importancia de estos procesos es lo que ocurre con el oxigeno, que se traduce en que a alturas superiores a los 400km sólo un 1% del oxígeno permanece en forma molecular , cantidad que aumenta hasta un 50% a alturas de hasta 130 km , conv convir irttiénd iéndos ose e en el comp compon onen ente te mayoritario por debajo de la misma. O2 + h p O + O E= 495 kJ/mol ~242 nm
Fotodisociación
Las radiaciones menos energéticas (UV medio y cerc rca ano) so n las responsables de reacciones de disociación , fundamentalmente de especies oxigen oxigenadas adas y nitrog nitrogena enadas. das.
Ciclo de ozono estratosférico
A
pesar esar de las reac eacciones nes anteriores , aún sería posible la llegada a la superficie terrestre de un importante porcentaje de radiaciones de longitud de onda comprendida entre 240 y 300 nm. La absorción de éstas radiaciones en las capas altas , está a cargo del ozono existente , fundamentalmente en la estratosfera
CICLO DEL OZONO El ciclo trascurre a través de cuatro reacciones que se indican a continuación. En ellas apreciamos que existe un equilibrio entre el ozono generado en el proceso b) y el destruido en el c). Este equilibrio permite que la concentración de ozono en la estratosfera permanezca constante, si no existen facto factore res s exte extern rnos os que que disto distorsi rsion onen en el ciclo ciclo.. (Reacc (Reaccion iones es de Chapman Chapman)) ormación ión : Formac a) O2 (g) + h (P240 nm) p2 O(g) (Lenta) (H0=kJ b) O(g) + O2(g) + (H0=kJ
M(g) p O3(g) +
M*(g) + (Rápida)
Destrucción: c) O3(g) + h (230< <320nm) p O2(g) + O(g) (Rápida) (H0=kJ
d) O(g) + O(g) + M(g) O2(g) lenta)
+
M*(g) + (H0=kJ ( muy
Efecto antrópico
La reacción (d) es bastante lenta en sí misma, pero diversas substancias como los óxidos de NO2), nitrógeno (NO y el hidróge ógeno y sus sus óxid xidos (H, OH, and HO2) y el cloro y sus óxidos (Cl, ClO y ClO2) actúan como catalizadores acelerando la destrucción del ozono. En esta reacción es donde inciden de forma mas relevante las substancias de origen humano que destruyen la capa de ozono.
En conjunto, en condiciones normales, se forma un sistema en equilibrio en el que tantas moléculas de ozono se forman por unidad de tiempo como las que se destruyen, por lo que su concentración permanece constante. El ozone es mucho más raro que el oxígeno normal en la alta atmósfera. De cada 10 millones de moléculas de aire, unos 2 millones son oxígeno normal y sólo 3 moléculas son de ozono.
Conversión
de radiaciones UV en calor
Otra
combi mbinación del sistema de reacciones (c) a (b) está teniend endo luga lugarr cont contin inua uame ment nte e en la estr estrat atos osfe fera ra:: O3 + O2 + O hv ----------> (c) O + O2 -----------> O3 (b) En este conjun junto de reacciones el átomo de oxígeno libre formad mado en las reacciones de tipo (c) encuentra una mol molécula de oxígeno, lo que es más probable, dada su mayor abundancia, que encontrar una de ozono; y se une a ella formando de nuevo ozono. Este sistema de reacciones es muy interesante porque en (c) se absorben radia diacion cione es de baj baja longi ongittud de onda, mie mientras que en (b) no se reemiten radiaciones de ese tipo, sino de mucha mayor longitud de onda, con lo que su resultado global es convertir radiaciones UV en calo calor. r. Como se puede observar, en todo el conjunto de reacciones que se relacio cionan nan con con el ozon ozono o hay hay una absorc sorció ión n de radia diacio ciones UV cuya elimin minación es muy muy bene eneficiosa para la vida sobre la superficie de la Tierra.
Destrucción ozono estratosférico
El ³hueco´ del ozono
Formación
del ozono troposférico
Precursores:
óxidos de nitrógeno, compuest compuestos os orgánic orgánicos os
Potenciadores:
La presencia de otros contaminantes del aire, especialmen mente las partículas en suspensión, puede potenciar o modificar los efect efectos os del del ozono ozono,, y vicev ceversa rsa
El ozono es creado de forma natural por efecto de los rayos solares sobre las moléculas de oxígeno en la propia troposfera y, sobre todo, en la estratosfera, de donde pasa en gran parte a la troposfera gracias al intercambio de aire que se produce en la tropopausa. Otra parte del ozono troposférico se produce por la oxidación fotoquímica (con luz solar) de hidrocarburos volát olátil iles es (VOC) en presencia de óxidos de nitrógeno NO y NO2. Este ozono troposfér férico de origen antrópico, antrópico, por r lo tanto, no es emitido directamente a la atmósfera, sino que se forma como un contaminante secundario, a partir de las reacciones fotoquímicas inducidas por el Sol entr ntre sus precur ecurs sore ores pri primar marios: os: los óxi óxidos de nit nitróge ógeno y los los compu ompues esto tos s org orgánic ánicos os volát olátil iles es..
El ozono superficial,, se forma a partir de otros conta ontami min nant antes y pue puede reac eaccionar nar con otr otras sust ustanci ncias, as, todo ello por la acción de la luz. Las concentraciones son normalmente bajas en los centros urbanos con mucho tráfico y suelen ser superiores en las afueras y en zonas rurales anexas, especialmente en los días soleados de verano. Sin embargo, el ozono puede ser transportado por el aire, recorrer grandes distancias y traspasar fronteras. Se sabe que el ozono provoca efectos perjudiciales para la salud, pero es necesario investi estig gar más sobre bre el asunto. nto.
difer ferencia de otro tros con contami tamin nantes tes del aire, los niveles de ozono suelen ser menores en zonas urbanas contaminadas. Esto se debe a que el ozono zono desap esapar are ece cuan cuando do rea reaccio ciona con otros contaminantes, como el óxid óx ido o ní nítri trico co (NO). Cuan uando se pro produce duce una concentra tración ión punta en un lug lugar y una hora ora dete determ rmin ina ados, dos, la exp exposic osiciión a corto plazo puede afectar de forma temporal a los pulmones, el tracto respiratorio y los ojos, así como aumentar la susceptibilidad a los alérgenos resp respir irat ato orio rios. Dad Dado que los los días días con con nivel iveles es de ozon ozono o lige ligera rame ment nte e elevados son muc mucho más más frecuentes que los días con concentraciones punta, es de esperar que sus repercusion iones sobre la salud lud pública sean sean mayores mayores..
A
Unidades Dobson El nivel de ozono en la atmósfera se suele medir en Unidades Dobson (DU). Si 100 DU de ozono fueran tra traídas a las con condicio ciones de presió sión y temperatura de la superficie de la Tierra formar marían una capa de 1 mm de espesor. En las zonas tropicales los niveles de ozo ozono típ típicos icos se man mantie tienen nen entr entre e 250 y 300 DU a lo largo del año. En las regiones templadas se suelen dar grandes variaciones de nivel en las dist distin inta tas s esta estaci cion one es, con con oscil scila acion ciones es que van desde niveles de 475 DU a menos de 300 DU. En la zona de la Antártida, durante la formación del "agujero" de ozono, en la primav mavera, se han llegado a medir valores tan bajos como de poco más más de 100 DU.
Conclusiones
sobre el ozono (O3)
El ozono (O3) es un gas formado por la acción de la luz a partir de otros cont conta amin minante antes. s. Sue Suele esta star prese resent nte e en bajas concentraciones en los centros urbanos con mucho tráfico y en concentraciones mayores en las afueras y en zonas rurales anexas, espe especi cial alme ment nte e en los los días días sole solead ados os de vera erano. no. La exp exposic osició ión n al ozo ozono afect fecta a principalmen mente a los pulmon mones, pero también puede afectar a los ojos e incrementar la susceptibilidad a los alérgenos respir respirato atorio rios. s. Los Los indivi individuo duos s de una una mism misma a pobl pobla ación ción resp respon onde den n de forma diferente a la exposición al ozono, hecho que parece deberse en parte a las diferencias genéticas genéticas.. Deberían reconsiderarse las dire direct ctri rice ces s actua ctuale les s de la OMS para la calidad del aire, que recomie miendan un valor máximo para exposiciones de corta corta duraci duración ón
Recientemente, el ozono troposférico parece también haber aumentado en Africa, ligado a la emisión de óxidos de nitrógeno procedentes del incremento de la quema de combustibles fósiles para la obtención de energía (Lelieveld, 2004). Por otra parte, los análisis satelitales indican que en los últimos años el dióxido de nitrógeno, precursor del ozono troposférico, ha disminuído considerablemente en las regiones más pobladas e industriales de Europa y Estados Unidos pero sigue aumentando de forma impo import rtan ante te en Chin China a (Ric (Richt hte er, 2005)
Ozono En países de Europa y en Estados Unidos los últimos estudios han podido relacionar, de manera independiente de los efectos del material particulado, que altos niveles de ozono troposférico incrementan la tasa de mortalidad, aunque no existe completa evidencia del umbral en que comienza a ser dañino (la línea base de ozono en la atmósfera es variable, pero puede situarse en torno de los 80 ug/m3 para promedio de 8 horas). En la medida que la concentración de ozono supera este valor, se comienzan a observar efectos en la salud de la población. El ozono se forma en la atmósfera por reacciones fotoquímicas en presencia de luz solar y de algunos contaminantes precursores, como óxidos de nitrógeno y contaminantes orgánicos volátiles, COV. Altas concentraciones de ozono produce cambios en la función pulmonar e inflamación del aparato respiratorio. respiratorio. La OMS señala que en concentraciones de 240 ug para promedio de 8 horas tiene efectos significativos, en forma especial sobre la población más sensible, personas asmáticas, niños y adultos mayores. Las nuevas Directrices recomiendan un nuevo límite diario para el ozono, que se reduce de 120 a 100 ug/m3. Lograr estos niveles será todo un desafío para muchas ciudades, sobre todo de los países en desarrollo, y en particular en aquellas con gran número de días de sol, donde las concentraciones de ozono alcanzan niveles máximos que provocan problemas respiratorios respiratorios y ataques de asma. En Chile, la norma de concentración de ozono es de 120 ug/m3 para un promedio aritmético móvil de 8 horas consecutivas. La parte alta de la ciudad de Santiago es la que presenta actualmente los mayores problemas por altas concentraciones de ozono, particularmente durante los meses de verano, cuando supera ampliamente estas cifras.
