¿Cómo afecta la contaminación del aire a la biota, incluido el humano?
¡La contaminación del aire afecta la biota, incluido el humano!
Una vez inyectados en la atmósfera, los contaminantes ingresan a los ciclos biogeoquímicos por diferentes vías. El aire sobre muchas ciudades puede asimilar y dispersar grandes cantidades de partículas finas y contaminantes gaseosos, siempre que el aire pueda moverse y dispersarse.
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Pero si las masas de aire sobre las ciudades se estancan, los contaminantes se acumulan rápidamente y deterioran la calidad del aire que causa muchas enfermedades respiratorias en el hombre y otros animales. Los contaminantes del aire también se acumulan durante las inversiones de temperatura, cuando las capas de aire más frías de la superficie quedan atrapadas debajo de las capas superiores de Warmar.
En estas situaciones, las capas superiores de aire caliente evitan el aumento vertical y la dispersión de contaminantes que se mantienen cerca del suelo. Las inversiones de temperatura comúnmente ocurren en ciudades rodeadas de montañas o bordeadas por montañas en el lado de sotavento.
Además, una parte de los contaminantes del aire llega a la tierra como lluvia seca; luego puede ingresar a varios ciclos de nutrientes y cadenas alimenticias a través del agua y el suelo. Otros contaminantes del aire reaccionan químicamente o fotoquímicamente entre sí y producen contaminantes secundarios como el ácido sulfúrico, el ozono y el nitrato de peroxiacetilo o PAN.
Los aerosoles y otras formas de partículas finas actúan como núcleos de condensación, a los cuales los vapores de agua presentes en el aire, se rodean rápidamente para formar gotas de niebla o lluvia.
Además, diferentes contaminantes del aire afectan adversamente la flora, la fauna y el clima de un área determinada y algunos de los contaminantes del aire comunes y sus efectos específicos en el hombre, la vegetación, el clima, etc., se han discutido de la siguiente manera:
A. Efectos patológicos generales de la contaminación del aire:
La contaminación severa del aire afecta la salud humana y causa muchas enfermedades fatales en ellos. Por ejemplo, existen enfermedades pulmonares en trabajadores expuestos a riesgos laborales, como la enfermedad pulmonar negra entre los mineros del carbón que inhalaron el polvo de la mina durante muchos años; o asbestosis entre instaladores de tuberías y trabajadores de aislamiento, expuestos a fibras de asbesto en el aire.
Como se indica en la tabla 25T, se ha encontrado que una variedad de contaminantes del aire causan muchas enfermedades humanas como el enfisema, la bronquitis crónica, las alergias al polen, el cáncer de pulmón, especialmente en los habitantes de ciudades. Mountain et al., (1968) informaron que la contaminación del aire debida a partículas y monóxido de carbono en la ciudad de Nueva York causa problemas respiratorios en niños menores de 8 años.
Becker et al., (1968) investigaron que en muchas ciudades de Estados Unidos a lo largo de la costa este del país aumentaban las frecuencias de bronquitis, tos, dolor de garganta, sibilancias, irritación de los ojos y problemas de salud en las personas a medida que aumentaba el nivel de contaminación del aire.
Algunos de los contaminantes del aire importantes que directa o indirectamente causan pérdidas económicas a los hombres son:
1. Dióxido de azufre:
Uno de los contaminantes gaseosos comunes del aire que se sabe que son perjudiciales para la salud humana es el dióxido de azufre o SO2. Se origina principalmente a partir de la combustión de carbón y petróleo y, en general, irrita el epitelio respiratorio y perjudica la respiración normal. El SO 2 también causa un aumento en la tos, faringitis, irritación de los ojos y dolor de cabeza en los seres humanos.
Cuando se produce una contaminación severa de SO 2, la tasa de mortalidad y el asma bronquial aumentan y en el pasado causó desastres como el valle del Mosa en Bélgica en 1930; Donora, en 1938; Londres, en 1952; y Nueva York y Tokio en la década de 1960 (ver Southwick, 1976).
Además, en la atmósfera, el SO 2 no permanece en estado gaseoso durante mucho tiempo, pero muy pronto reacciona con la humedad para formar ácido sulfúrico o H 2 SO 4 . El ácido sulfúrico causa muchas enfermedades respiratorias en el hombre y también produce lluvias ácidas que caen sobre partes de la tierra.
En Escandinavia, a favor del viento desde los centros industriales de Gran Bretaña y el valle del Ruhr, la acidez de la lluvia ha aumentado 200 veces desde 1966, con valores de pH tan bajos como 2 8 registrados (Oden y Ahl, 1970).
Este agua de lluvia ácida ha aumentado la acidez de los arroyos escandinavos, interfiriendo con la reproducción del salmón y destruyendo las pistas de salmón. Redujo el crecimiento de los bosques y aumentó la cantidad de calcio y otros nutrientes que se lixivian del suelo agrícola.
Las plantas expuestas al azufre atmosférico se lesionan o mueren directamente. La exposición de las plantas a la baja contaminación del SO 2 puede producir lesiones tanto agudas como crónicas. La lesión en las plantas es causada en gran medida por los aeroaoles ácidos durante los períodos de niebla, las lluvias ligeras o los períodos de alta humedad relativa y temperaturas moderadas. Los pinos son más susceptibles que los árboles de hoja ancha y reaccionan mediante la defoliación parcial y el crecimiento reducido.
2. Monóxido de carbono:
Otro importante contaminante gaseoso del aire que es perjudicial para la salud humana es el monóxido de carbono o el CO. Se libera principalmente del motor de gasolina y de la combustión del carbón. El monóxido de carbono se combina con la hemoglobina en la sangre humana para formar carboxihemoglobina, lo que altera el transporte de oxígeno.
La función del sistema nervioso puede verse afectada a niveles de 2 a 5 por ciento de carboxihemoglobina que se producen después de respirar aire con solo 30 ppm de monóxido de carbono (Bodkin, 1974). El problema es considerablemente mayor por fumar cigarrillos.
Los síntomas de envenenamiento por CO de bajo nivel son tiempos de reacción reducidos, deterioro psicomotor, dolores de cabeza, mareos y lasitud. En etapas más avanzadas, se producen náuseas, zumbidos en los oídos, palpitaciones del corazón, presión en el pecho y dificultad para respirar.
3. Óxidos de nitrógeno y smog fotoquímico:
Los óxidos de nitrógeno son los contaminantes gaseosos del aire más importantes que surgen debido a la quema de combustibles fósiles en automóviles y centrales eléctricas. El tipo más común de contaminante nitrogenado del aire es el óxido de nitrógeno o NO 2 . En la atmósfera, el dióxido de nitrógeno se reduce mediante la luz ultravioleta a monóxido de nitrógeno y oxígeno atómico:
NO 2 → NO + O
El oxígeno atómico reacciona con el oxígeno para formar ozono:
O 2 + O → O 3
El ozono reacciona con el monóxido de nitrógeno para formar dióxido de nitrógeno y oxígeno, cerrando así el ciclo:
NO + O 3 → NO 2 + O 2
A veces, en presencia de luz solar, el oxígeno atómico de la reducción fotoquímica del NO 2 también reacciona con una serie de hidrocarburos reactivos (como el metano, el etano, el tolueno, etc.), todos los cuales se originan de la quema de combustibles fósiles o directamente de las plantas. ) para formar intermedios reactivos llamados radicales.
Luego, estos radicales participan en una serie de reacciones para formar aún más radicales que se combinan con el oxígeno, los hidrocarburos y el NO 2 . Como resultado, el dióxido de nitrógeno se regenera, el óxido nítrico desaparece, el ozono se acumula y se forman varios contaminantes secundarios como el formaldehído, el aldehído y el nitrato de peroxiacetilo o PAN (C 2 H 3 O 5 N). Todos estos forman colectivamente smog fotoquímico.
El óxido de nitrógeno y los contaminantes secundarios son perjudiciales tanto para el hombre como para las plantas. El NO 2, un gas acre que produce una bruma marrón, causa irritación de la nariz y los ojos y molestias pulmonares. Las concentraciones más bajas de ozono irritan la nariz y la garganta, mientras que las concentraciones más altas causan sequedad en la garganta, dolores de cabeza y dificultad para respirar.
El ozono, el PAN y el dióxido de nitrógeno dañan severamente muchas formas de vida de la planta, destruyen las células de las hojas, dañan los cloroplastos e interfieren con los procesos metabólicos de la planta.
4. El plomo:
El plomo se inyecta en la atmósfera principalmente del escape de los automóviles y se encuentra que causa contaminación ambiental a largo plazo. La gasolina del automóvil contiene tetraetil plomo [(CH 3 CH 2 ) 4 Pb] que cuando se quema ingresa a la atmósfera. En las muestras de lluvia y suelo de áreas urbanas se han reportado grandes concentraciones de plomo.
Se encuentra que las plantas y ratones de prado que viven a lo largo de las carreteras principales contienen altas concentraciones de plomo en sus tejidos, y esto tiene un efecto letal en la salud y la longevidad del animal.
Los policías de tránsito y otros que están expuestos durante largos periodos a tráfico pesado tienen niveles de plomo en la sangre superiores al promedio. Se estima que entre el 30 y el 50% del plomo inhalado se absorbe en el cuerpo y se encuentra que estos compuestos de plomo en el aire causan envenenamiento por plomo.
Además, el uso de recipientes forrados de plomo para cocinar y el almacenamiento de vino dio lugar a grandes cargas de plomo en los cuerpos de los ciudadanos romanos. Algunos han atribuido la decadencia del Imperio Romano a la intoxicación crónica por plomo. De hecho, el análisis de los huesos de los ciudadanos romanos ha revelado altas concentraciones de plomo (ver Kimball, 1975).
Además, ciertas pinturas y masillas tienen componentes principales de plomo y hay casos en los que se produce una intoxicación por plomo debido a la exposición laboral de los pintores y también a niños que mordisquean grietas y cáscaras de pinturas antiguas de forma habitual o accidental. Aunque el 90-95% del plomo que se ingiere es insoluble y se elimina rápidamente, el resto entra en la sangre y los tejidos, incluido el hueso. Los niveles de plomo de 20-40 µg por 100 g de sangre (0.2-0.4 ppm) se consideran normales e inofensivos para los habitantes de la ciudad.
Ambos niveles de plomo de 0.8 ppm en la sangre humana adulta causan síntomas manifiestos como anemia, enfermedad renal y convulsiones. Sin embargo, en los niños, el nivel de plomo en la sangre de 0, 6 ppm puede causar envenenamiento por plomo y muerte final.
Por ejemplo, de 1954 a 1967, 2018 niños en la ciudad de Nueva York fueron tratados por envenenamiento por plomo. De este grupo, 128 murieron y muchos otros sufrieron algún daño irreversible en el sistema nervioso central.
Finalmente, la acumulación de plomo en las capas de nieve de la capa de hielo de Groenlandia durante un período de 200 años ha proporcionado un ejemplo dramático de aumento de la contaminación con el desarrollo de la industria y el transporte (Southwick, 1976).
5. Contaminación por polvo:
Se encuentra que el polvo viaja varios miles de kilómetros, a través de desiertos y mares. Las partículas en el aire de la arena del Sahara cruzan el mar Arábigo y llegan a la India, aunque las partículas de polvo proporcionan núcleos para la formación de nubes, y pueden ser una molestia para ciertas industrias que requieren un medio ambiente limpio y aséptico, como las industrias farmacéuticas y las plantas de procesamiento de alimentos. En algún momento se convierten en riesgos para la salud, ya que pueden provocar enfermedades como el asma alérgica, la bronquitis, el enfisema e incluso el ibis de los pulmones (Das et al., 1981).
Sin embargo, se ha encontrado que la contaminación del polvo del aire está controlada por ciertas plantas de hoja perenne, pastos y epífitas como las orquídeas. El Laboratorio de Investigación de la Contaminación, Facultad de Agricultura, Universidad de Calcuta ha informado que ciertas plantas tienen capacidades notables de filtración de polvo, limpieza del aire y purificación del aire.
En uno de los estudios, se ha investigado que ciertas plantas con hojas simples tales como peepal (Ficus riligiosa), pakur (Ficus infectoria), banyan (Ficus benghalensis), teca (Tectona grandis), sal (Shorea robusta), arjuna ( Terminalia arjuna), mástil (Polyalthia longifolia), mango (Mangifera indica) -, etc., son mejores recolectores de polvo que las plantas con hojas compuestas como gul mohar (Poinclana regia), tamarindo (Tamarindus indica). Cassia fistula, neem (Azadirachta indica) (Das et al., 1981).
B. Ciertos efectos diversos de la contaminación del aire:
Además de sus efectos patológicos en el hombre, la contaminación del aire causa los siguientes tipos de daños al hombre:
1. El aumento en la cantidad de neblina y las cúpulas de contaminación del aire en las ciudades han provocado la obstrucción de la visión de los pilotos y siguen siendo los principales contribuyentes de accidentes de aviación.
2. En muchas áreas, la contaminación del aire tiene daños dramáticos tanto en los cultivos agrícolas como en las comunidades de plantas naturales. El smog y la contaminación del aire dañan específicamente los bosques de pinos, cultivos de camionetas, campos de cítricos, campos de cebolla y apio y cultivos de alfa-alfa y maíz dulce. Turk et al., 1974, han estimado una pérdida anual de mil millones de muñecos debido a la destrucción de la vegetación por la contaminación del aire en los Estados Unidos.
3. Ha habido daños a la ganadería agrícola, particularmente por la contaminación con flúor y arsénico del aire. Los compuestos excesivos de flúor que han contaminado el forraje por la caída a veces han provocado que el ganado desarrolle fluorosis, una calcificación anormal de los huesos que lleva a la cojera (Turk et al., 1974).
4. La contaminación del aire también hace mella en los edificios y otros objetos hechos por el hombre. Cuando la humedad se acumula en el aire contaminado, los óxidos de azufre, carbono y nitrógeno forman un ácido sulfúrico, carbónico y nítrico débil, que es corrosivo para los metales, piedra, pintura, caucho, textiles e incluso algunos plásticos.
En toda Europa y en las principales ciudades metropolitanas de la India y en ciudades como Agra, Delhi, Lucknow, Calcuta y Bombay, muchos edificios famosos, monumentos y tesoros artísticos se están deteriorando a un ritmo alarmante debido a los efectos erosivos de la contaminación del aire.
C. Efectos de la contaminación del aire sobre el clima, el clima y los procesos atmosféricos:
A nivel general, la contaminación del aire causa dos problemas mundiales: la contaminación de la atmósfera superior y la alteración del clima y el clima. De hecho, la contaminación y las concentraciones de población influyen en los patrones climáticos locales, como en los fenómenos bien conocidos de "islas de calor" alrededor de las ciudades. Debido a que los patrones locales de lluvia se ven alterados por la distribución y la abundancia de núcleos particulados en la atmósfera inferior (Brodine, 1973), hay un aumento significativo en la precipitación en y alrededor de las ciudades debido a la contaminación del aire (Thompson, 1975).
La contaminación del aire también afecta el clima a nivel continental o global. Muchos contaminantes gaseosos y aerosoles finos alcanzan la atmósfera superior, donde tienen efectos básicos sobre la penetración y absorción de la luz solar.
Brodine (1973) y algunos otros biólogos ambientales modernos sienten que el aumento de la contaminación por partículas puede estar reduciendo la cantidad de energía solar que llega a la superficie de la tierra, reduciendo así la radiación solar en la superficie de la tierra y produciendo un efecto de enfriamiento en los climas del mundo, lo que podría provocar otro hielo. años. De hecho, Thompson (1975) reportó una disminución en las temperaturas medias anuales en los hemisferios norte y un aumento en la capa de hielo del polo norte.
Efecto invernadero:
El dióxido de carbono es un componente natural de la atmósfera, pero la concentración aumenta en el aire a una velocidad alarmante. Un subproducto de la quema de combustibles fósiles, no es necesariamente un contaminante. Produce efectos fisiológicos adversos solo a niveles muy altos.
Se estima que aproximadamente la mitad de la entrada permanece en la atmósfera y otra mitad es eliminada por los océanos y las plantas. El aumento de la cantidad de CO 2 en la atmósfera aumenta la temperatura de la tierra.
Las propiedades espectrales del CO 2 en la atmósfera son tales que tienden a evitar que las radiaciones de onda larga (es decir, la radiación de calor infrarrojo) de la Tierra se escapen al espacio exterior y la desvíen hacia la Tierra. Este último tiene un aumento de la temperatura en la superficie (Turk et al., 1974). Este fenómeno se denomina efecto atmosférico (Lee, 1974) o efecto invernadero (véase Southwick, 1976, Smith, 1977).
Los efectos simultáneos de enfriamiento y calentamiento de la contaminación del aire en la tierra han aumentado la variabilidad en los patrones climáticos mundiales, lo que puede ser una grave amenaza para la producción mundial de alimentos (Thompson, 1975). Recientemente, algunos ecologistas han tratado de correlacionar la contaminación del aire con sequías graves y prolongadas, lluvias e inundaciones más fuertes y huracanes y tornados más graves (véase Southwick, 1976).
Peeling de paraguas de ozono por CFMs:
Ciertos compuestos de fluorocarbono que se llaman clorofluorometanos o CFM o "freón" se utilizan como propelentes en latas de aerosol presurizadas. Son inertes en las reacciones químicas y físicas normales, pero se acumulan en grandes cantidades a grandes altitudes y allí, en la estratosfera, estos compuestos gaseosos inertes (es decir, CFM) liberan átomos de cloro bajo la influencia de la radiación ultravioleta intensa de onda corta.
Cada átomo de la cadena de cloro reacciona con más de 1, 00, 000 moléculas de ozono, convirtiendo el ozono en oxígeno. La reducción en el ozono estratosférico permite una mayor penetración de la luz ultravioleta, que intensifica la radiación UV en la superficie de la tierra.
Algunos científicos como Ahmed (1975), Brodeur (1975) y Russell (1975) creen que esta radiación intensificada causará un aumento significativo en el cáncer de piel y, eventualmente, tendrá efectos letales en muchos organismos, incluido el hombre.
Muchos ecologistas también consideran que la capa protectora de ozono de la estratosfera está en peligro por los chorros supersónicos, las TSM. Los motores a reacción de aviones supersónicos que vuelan a grandes altitudes liberan óxido de nitrógeno (NO x ) que destruye catalíticamente las moléculas de ozono (ver Southiwick, 1976).
