La atmósfera, sus contaminantes y la capa de ozono
Cada año, durante la temporada de huracanes, usted escucha en las noticias al CENAOS y a COPECO hablar de tormentas que se forman sobre el Caribe. Al mismo tiempo, en los colegios se habla de un «escudo» invisible que nos protege del sol. ¿Dónde ocurre cada cosa dentro de la atmósfera? ¿Y por qué el mismo gas, el ozono, puede ser protector en un lugar y dañino en otro? Al final de la página responderemos esta pregunta.
Las capas de la atmósfera
La atmósfera es la mezcla de gases que rodea la Tierra y que la gravedad mantiene pegada al planeta. Está formada aproximadamente por $78\,\%$ de nitrógeno ($\text{N}_2$), $21\,\%$ de oxígeno ($\text{O}_2$) y pequeñas cantidades de argón, vapor de agua, $\text{CO}_2$ y otros gases.
No es uniforme: se divide en capas según cómo cambia la temperatura con la altura. Desde la superficie hacia el espacio:
Las alturas son aproximadas y varían con la latitud.
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Troposfera: la capa donde vivimos. Contiene casi toda la masa de aire y el vapor de agua. Aquí ocurren las lluvias, los vientos y los huracanes. La temperatura baja con la altura.
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Estratosfera: la temperatura sube con la altura porque el ozono absorbe radiación ultravioleta. Aquí está la capa de ozono.
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Mesosfera: la temperatura vuelve a bajar; es la capa más fría y donde se queman muchos meteoritos.
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Termosfera: la temperatura sube mucho porque absorbe radiación de alta energía; ahí se producen las auroras.
Mencione en orden, desde la superficie terrestre hacia el espacio, las cuatro primeras capas de la atmósfera (troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera). Indique…
Mencione en orden, desde la superficie terrestre hacia el espacio, las cuatro primeras capas de la atmósfera (troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera). Indique en cuál de ellas ocurren los fenómenos del clima, como las lluvias y los huracanes que afectan a Honduras.
Contaminantes primarios y secundarios
Un contaminante atmosférico es una sustancia presente en el aire en cantidad o duración tal que daña a las personas, a los seres vivos o a los materiales.
| Contaminante | Fuente típica | Tipo |
|---|---|---|
| $\text{CO}$ | combustión incompleta (carros, estufas de leña) | primario |
| $\text{SO}_2$ | quema de combustibles con azufre | primario |
| $\text{NO}$ | motores a alta temperatura | primario |
| $\text{NO}_2$ | oxidación del $\text{NO}$ en el aire | secundario |
| $\text{O}_3$ troposférico | reacciones de $\text{NO}_x$ y compuestos orgánicos con luz solar | secundario |
| Partículas (hollín, humo de quemas) | quemas, tráfico | primarias |
Un ejemplo de reacción que forma un contaminante secundario:
$$2\,\text{NO} + \text{O}_2 \rightarrow 2\,\text{NO}_2$$Clasifique cada sustancia como contaminante primario o secundario del aire: $\text{CO}$, $\text{SO}2$, $\text{O}3$ troposférico y $\text{NO}2$ formado a partir de…
Clasifique cada sustancia como contaminante primario o secundario del aire: $\text{CO}$, $\text{SO}_2$, $\text{O}_3$ troposférico y $\text{NO}_2$ formado a partir de $\text{NO}$. Justifique brevemente su clasificación en cada caso.
El ozono estratosférico: formación y función
El ozono ($\text{O}_3$) es una molécula formada por tres átomos de oxígeno. Aproximadamente entre 15 y 35 km de altura, en la estratosfera, hay una zona con más ozono que se llama capa de ozono.
Su función: absorber la mayor parte de la radiación ultravioleta (UV) dañina que llega del Sol, de modo que llega muy poca a la superficie.
Se forma y se destruye de manera natural en un ciclo:
- Fotólisis del oxígeno: la radiación UV rompe la molécula de oxígeno.
- Formación del ozono: un átomo de oxígeno se une a una molécula de oxígeno.
- Absorción de UV por el ozono: la molécula de $\text{O}_3$ absorbe radiación UV y se rompe en $\text{O}_2$ y $\text{O}$, que pueden volver a formar ozono.
En el paso 3 la energía UV se transforma en calor: por eso la estratosfera se calienta. Así el ozono «gasta» la radiación peligrosa antes de que llegue a la superficie.
Explique con sus palabras cuál es la función de la capa de ozono y en qué capa de la atmósfera se encuentra. Escriba la fórmula química del ozono.
Explique con sus palabras cuál es la función de la capa de ozono y en qué capa de la atmósfera se encuentra. Escriba la fórmula química del ozono.
En la estratosfera el oxígeno molecular absorbe radiación ultravioleta y se forma ozono mediante las reacciones: $\text{O}2 \xrightarrow{\text{UV}} 2\,\text{O}$…
En la estratosfera el oxígeno molecular absorbe radiación ultravioleta y se forma ozono mediante las reacciones:
$\text{O}_2 \xrightarrow{\text{UV}} 2\,\text{O}$
$\text{O} + \text{O}_2 \rightarrow \text{O}_3$
Explique por qué este proceso protege a los seres vivos e indique qué tipo de reacción es la primera (fotólisis, neutralización o precipitación).
Destrucción del ozono por los CFC
Los clorofluorocarbonos (CFC) son compuestos de carbono, cloro y flúor. Eran muy usados en refrigeradoras, aires acondicionados y aerosoles porque son estables y no inflamables. Esa misma estabilidad hace que no se destruyan en la troposfera y suban lentamente hasta la estratosfera.
Allí la radiación UV rompe el CFC y libera átomos de cloro ($\text{Cl}$). Cada átomo de cloro destruye ozono en un ciclo:
$$\text{Cl} + \text{O}_3 \rightarrow \text{ClO} + \text{O}_2$$ $$\text{ClO} + \text{O} \rightarrow \text{Cl} + \text{O}_2$$Sumando las dos ecuaciones y cancelando lo que aparece a ambos lados ($\text{Cl}$ y $\text{ClO}$):
$$\text{O}_3 + \text{O} \rightarrow 2\,\text{O}_2$$Por eso los CFC se prohibieron con el Protocolo de Montreal (1987), acuerdo internacional que Honduras también ha firmado. Los gases se mueven por todo el planeta y por eso el problema es global.
Los clorofluorocarbonos (CFC) fueron usados en refrigeradoras y aerosoles. Describa cómo un átomo de cloro liberado de un CFC destruye moléculas de ozono, usando las…
Los clorofluorocarbonos (CFC) fueron usados en refrigeradoras y aerosoles. Describa cómo un átomo de cloro liberado de un CFC destruye moléculas de ozono, usando las ecuaciones:
$\text{Cl} + \text{O}_3 \rightarrow \text{ClO} + \text{O}_2$
$\text{ClO} + \text{O} \rightarrow \text{Cl} + \text{O}_2$
Explique por qué se dice que el cloro actúa como catalizador en este proceso.
Radiación ultravioleta y sus efectos
Si la capa de ozono se adelgaza, llega más radiación UV a la superficie. Sus efectos:
En las personas
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Quemaduras en la piel y envejecimiento prematuro.
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Mayor riesgo de cáncer de piel.
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Cataratas y otros daños en los ojos.
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Debilitamiento del sistema inmunitario.
En los ecosistemas
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Los cultivos como maíz y frijol pueden reducir su crecimiento y su producción.
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El fitoplancton (base de la cadena alimentaria marina) se daña, afectando a los peces.
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Los corales, como los del arrecife mesoamericano de Roatán, sufren estrés.
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Los anfibios, con piel delgada, son muy sensibles.
Por eso, un gas refrigerante halogenado de una refrigeradora vieja no debe liberarse: debe entregarse a un técnico que lo recupere. Un caso real de cuidado en una familia de Choluteca: llamar a un taller especializado en vez de cortar la tubería.
Una familia de Choluteca quiere deshacerse de una refrigeradora vieja que usa un gas refrigerante halogenado. Explique por qué no conviene que el gas se libere al…
Una familia de Choluteca quiere deshacerse de una refrigeradora vieja que usa un gas refrigerante halogenado. Explique por qué no conviene que el gas se libere al ambiente y qué efecto tendría en la salud de la población, mencionando al menos dos consecuencias de una mayor radiación ultravioleta.
Un grupo de estudiantes de un colegio de San Pedro Sula debe preparar un informe sobre el deterioro de la capa de ozono. Argumente por qué el problema afecta también a…
Un grupo de estudiantes de un colegio de San Pedro Sula debe preparar un informe sobre el deterioro de la capa de ozono. Argumente por qué el problema afecta también a países que casi no producen CFC, como Honduras, y analice los efectos de una mayor radiación ultravioleta en dos ecosistemas, por ejemplo el arrecife mesoamericano de Roatán y los cultivos de maíz y frijol. Proponga dos acciones concretas que pueda tomar la comunidad.
Ozono bueno y ozono malo
Vuelva al principio: el ozono es siempre la misma molécula, $\text{O}_3$, pero su efecto depende de dónde está.
| Ozono estratosférico | Ozono troposférico | |
|---|---|---|
| Ubicación | Estratosfera (15 a 35 km) | Troposfera, cerca del suelo |
| Origen | Natural: UV rompe $\text{O}_2$ y se forma $\text{O}_3$ | Contaminante secundario: $\text{NO}_x$ y compuestos orgánicos con luz solar |
| Efecto | Beneficioso: absorbe UV dañina | Perjudicial: irrita ojos y pulmones, daña cultivos y materiales |
| Problema actual | Disminuye por los CFC | Aumenta en ciudades con mucho tráfico |
Hay una razón química: el ozono es un oxidante fuerte. Arriba, esa reactividad le permite absorber UV y no hay seres vivos que dañar. Abajo, esa misma reactividad ataca los tejidos de plantas y animales.
Compare el ozono estratosférico y el ozono troposférico: indique dónde se encuentra cada uno, cómo se origina, si es beneficioso o perjudicial y por qué. Con base en la…
Compare el ozono estratosférico y el ozono troposférico: indique dónde se encuentra cada uno, cómo se origina, si es beneficioso o perjudicial y por qué. Con base en la comparación, explique la afirmación: «El mismo compuesto $\text{O}_3$ puede ser protector o contaminante según el lugar donde esté».