Ejercicios: La contaminación de las capas fluidas

Distingue entre contaminante primario y contaminante secundario, y pon un ejemplo de cada uno en la atmósfera.

El esquema resume el proceso de la lluvia ácida. Identifica los gases marcados como 1 y 2 que la originan, explica cómo se forma a partir de ellos y describe sus efectos sobre las rocas calizas y los ecosistemas acuáticos.

Cita tres fuentes de contaminación de las aguas continentales y clasifícalas en puntuales o difusas.

¿Qué es el smog y qué diferencias hay entre el smog clásico, ligado al carbón y a la niebla, y el smog fotoquímico de las grandes ciudades actuales?

Menciona tres efectos de la contaminación atmosférica sobre la salud humana y asocia a cada uno un contaminante responsable.

¿Qué es la eutrofización de un lago o de un estuario y qué nutrientes la desencadenan?

¿Qué son los metales pesados, como el plomo, el mercurio o el cadmio, y por qué preocupan aunque se viertan en concentraciones bajas? Considera su persistencia y su bioacumulación.

¿Qué función cumple la capa de ozono estratosférica y qué gases artificiales la destruyeron? ¿Qué acuerdo internacional los prohibió?

El ozono troposférico es un contaminante secundario que se forma por reacciones fotoquímicas entre los óxidos de nitrógeno ($\text{NO}_x$) y los compuestos orgánicos volátiles. Explica por qué sus máximos se registran en verano y a sotavento de las grandes ciudades.

La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) mide la materia orgánica presente en el agua. Un vertido de purines eleva bruscamente la DBO de un río: describe la cadena de efectos sobre el oxígeno disuelto y sobre la vida acuática.

Los nitratos de origen agrícola contaminan numerosos acuíferos de Estados Unidos. Explica por qué la contaminación difusa es más difícil de controlar que un vertido industrial puntual y propón dos medidas de gestión.

¿Qué es la huella de carbono y qué gases de efecto invernadero, además del $\text{CO}_2$, contabiliza? Pon un ejemplo de actividad cotidiana con huella alta y otro con huella baja.

La lluvia ácida de Escandinavia procedía en parte de emisiones de otros países europeos. Explica el transporte a larga distancia de los contaminantes atmosféricos y sus implicaciones para la cooperación internacional.

Compara los tratamientos primario, secundario y terciario de una planta de tratamiento de aguas residuales: qué elimina cada uno (sólidos, materia orgánica, nutrientes) y qué calidad de agua se obtiene tras cada fase.

¿Qué es la biomagnificación? Traza la concentración de mercurio a lo largo de una cadena trófica marina (fitoplancton, peces pequeños, atún, ser humano) y explica su riesgo.

Puedes hacerlo en papel y enviar una foto con tu respuesta.

¿Qué miden los índices de calidad del aire y cómo se usan sus umbrales de alerta? Explica qué acciones se activan en una ciudad cuando se superan (limitación del tráfico, avisos a la población sensible).

Un artículo de divulgación afirma: «Dado que el vapor de agua representa más del 60 % del efecto invernadero natural, las emisiones antrópicas de $\text{CO}_2$ y $\text{CH}_4$ carecen de relevancia geoclimática; además, el metano se degrada en poco más de una década, por lo que su control no es prioritario».

1. a) Rebate este argumento justificando por qué el vapor de agua actúa como una retroalimentación interna del sistema climático y no como un forzamiento radiativo inicial, a diferencia del $\text{CO}_2$.
2. b) Compara el potencial de calentamiento global (PCG) y el tiempo medio de residencia en la atmósfera del $\text{CH}_4$ y del $\text{CO}_2$. Predice las consecuencias climáticas a corto plazo (20 años) frente al largo plazo (100 años) si se priorizara exclusivamente la mitigación del metano.
3. c) Selecciona una consecuencia geológica observable en la actualidad ligada al ascenso térmico global (en la criosfera o en la dinámica litoral), explica su mecanismo físico y señala qué indicador de campo permite medirla.

En una cuenca intramontana donde se asienta una ciudad industrial, se registran los siguientes datos de temperatura del aire a las 07:00 h en un día despejado de invierno:

• Nivel del suelo (600 m): 1.0 °C

• 800 m: -1.0 °C

• 1 000 m: 6.0 °C

• 1 300 m: 3.5 °C

• 1 600 m: 0.5 °C

Una chimenea industrial situada a 600 m emite humos a 1 050 m de altitud con una temperatura de salida de 4.0 °C.

1. a) Identifica el tramo altitudinal exacto donde existe inversión térmica, calcula el gradiente térmico vertical en ese intervalo y explica el mecanismo meteorológico y topográfico que lo generó durante la noche.
2. b) Predice razonadamente el comportamiento dinámico del penacho emitido a 1 050 m: ¿ascenderá libremente, descenderá hacia el fondo del valle o quedará atrapado en flotación neutra? Justifícalo comparando la densidad y temperatura del penacho con las del aire circundante.
3. c) Si a partir del mediodía la insolación eleva la temperatura del suelo a 12.0 °C, predice qué ocurrirá con la estructura vertical de la atmósfera y cómo evolucionará la concentración de contaminantes a nivel de calle durante la ruptura de la inversión.

Se han hallado concentraciones elevadas de microfibras sintéticas (poliéster, densidad media $\approx 1.38\text{ g/cm}^3$) tanto en sedimentos de fosas oceánicas ultraprofundas (> 8 000 m) como flotando en la película superficial marina (microlayer).

1. a) Resuelve la aparente paradoja física: si el poliéster es sensiblemente más denso que el agua de mar superficial ($\approx 1.025\text{ g/cm}^3$), ¿qué procesos hidrodinámicos y biológicos (como la tensión superficial, el biofouling y la «nieve marina») explican tanto su flotabilidad inicial prolongada como su transporte acelerado hacia los fondos abisales?
2. b) Si una planta de tratamiento de aguas residuales (WWTP) convencional retiene en sus lodos primarios y secundarios hasta el 95 % de estas microfibras procedentes del lavado textil, justifica por qué esto no soluciona el problema ambiental si dichos lodos se reutilizan como fertilizante agrícola.
3. c) Diseña dos barreras preventivas o correctoras viables: una tecnológica aplicable en el ciclo hidrológico urbano y otra a nivel de ciencia de materiales textiles, evaluando sus posibles limitaciones técnicas.

Tras un episodio de lluvias torrenciales asociadas a un sistema de baja presión aislado en una cuenca agrícola, entran en una laguna costera somera millones de metros cúbicos de agua dulce cargada de nitratos y fosfatos. A las tres semanas se registra una caída del oxígeno disuelto en el fondo hasta 0.1 mg/L, con anoxia casi total y mortandad masiva de peces y bivalvos, mientras que en los primeros 30 cm de la columna de agua el oxígeno se sitúa en 8.0 mg/L.

1. a) Justifica la formación de una picnoclina (gradiente combinado de salinidad y temperatura) tras la crecida torrencial y explica físicamente por qué impide la reoxigenación de los fondos por difusión atmosférica o mezcla mecánica por viento moderado.
2. b) Describe la cascada biogeoquímica que desencadena la proliferación y posterior colapso de fitoplancton, detallando la degradación bacteriana de la biomasa en el fondo y la liberación masiva de fósforo desde los sedimentos en condiciones de anoxia (bucle de retroalimentación positiva).
3. c) Evalúa de forma crítica dos intervenciones alternativas: ensanchar y dragar los canales de conexión con el mar abierto frente a construir un cinturón perimetral de humedales artificiales y biorreactores de astillas de madera para tratar el agua freática y de escorrentía. Justifica cuál es ambientalmente sostenible y cuál podría alterar irreversiblemente la naturaleza ecológica de la laguna.

Reto del tema. Diagnóstico ambiental de un episodio de dispersión atmosférica e hidrológica.

Imagina que asesoras al departamento de medioambiente de tu municipio. Analiza cómo la dinámica atmosférica reciente ha condicionado la calidad del aire y del agua en tu entorno:

1. Captura de datos: Consulta en AEMET y en el visor de calidad del aire del MITECO los registros de tu estación más cercana de los últimos 5 días: presión superficial ($hPa$), velocidad del viento ($m/s$), precipitación ($mm$) y niveles de $PM_{10}$ o $NO_2$ ($\mu g/m^3$).

2. Dinámica y dispersión: Elabora una tabla comparativa y razona si el predominio anticiclónico o una inversión térmica en la troposfera ha favorecido el confinamiento de contaminantes frente a situaciones ciclónicas de mayor mezcla convectiva.

3. Interacción con la hidrosfera: Evalúa cómo el lavado atmosférico por precipitaciones (con posible $pH < 5.6$) o la escorrentía urbana transfiere dicha carga contaminante a un río o acuífero cercano, alterando parámetros como la turbidez o el oxígeno disuelto.

4. Propuesta de acción: Diseña un informe ejecutivo de una página con dos medidas de contingencia basadas en la predicción meteorológica para mitigar picos de emisión.

Se valorará:

• Precisión conceptual al integrar la dinámica troposférica con el transporte de contaminantes.

• Coherencia en la explicación de la transferencia de masa entre atmósfera e hidrosfera.

• Uso riguroso y tratamiento gráfico de los datos oficiales obtenidos.