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Se entiende por contaminación atmosférica a la presencia en el aire de materias o formas de energía que implican riesgo, daño o molestia grave para las personas y bienes de cualquier naturaleza, así como que puedan atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores desagradables.

La contaminación del aire representa un importante riesgo para el medio ambiente y para la salud, además de ser un factor importante en la generación de problemas cardiovasculares y respiratorios en la población, tanto a corto como a largo plazo.

Características del aire

Se considera "aire" a la mezcla de gases que forman la atmósfera. Así, su composición y proporción pueden variar a lo largo del tiempo por causas naturales, como los efectos provocados por el vulcanismo, y por causas artificiales, derivadas de las acciones del ser humano. Asimismo, el 80% del aire de la atmósfera se concentra en la troposfera, la capa más cercana a la superficie terrestre, que incluye los primeros 10-15km.

En condiciones naturales, la composición media del aire seco (sin vapor de agua) a nivel del mar es la siguiente:

Tabla de componentes del aire

Medición de la contaminación del aire

¿Cómo se calcula la contaminación que hay, y cómo se sabe con antelación? El método técnico para saber la cantidad de contaminación que hay es mediante estaciones meteorológicas, también conocidas como estaciones de seguimiento de contaminación o estaciones remotas de medición de la calidad del aire.

Estas estaciones miden la concentración de distintos agentes contaminantes en el aire. Además, se emplea la geoestadística, una ciencia no exacta, para predecir los niveles de contaminación por óxido de nitrógeno, una de las sustancias más perjudiciales para los seres vivos. Concretamente el dióxido de nitrógeno es producido por la combustión de los distintos combustibles que usan los vehículos mecánicos, por lo que es uno de los gases con mayor concentración. Este método geoestadístico predice la polución mediante la concentración de dióxido de nitrógeno.

Sistema IMECA y sus categorías

Con el fin de informar a la población sobre qué tan limpio o contaminado se encuentra el aire que se respira, se creó en México el Índice Metropolitano de la Calidad del Aire (IMECA) que mide en una escala las concentraciones de contaminantes:

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Para reportar la calidad del aire, el índice emplea cinco categorías, los cuales se han ido reduciendo conforme se ha mejorado la calidad del aire en los últimos 20 años:

  • BUENA. Cuando el índice se encuentra entre 050 puntos IMECA, la calidad del aire se considera como satisfactoria y la contaminación del aire tiene poco o nulo riesgo para la salud.
  • REGULAR. Cuando el índice se encuentra entre 51100 puntos IMECA, la calidad del aire es aceptable, sin embargo, algunos contaminantes pueden tener un efecto moderado en la salud para un pequeño grupo de personas que presentan una gran sensibilidad a algunos.
  • MALA. Cuando el índice se encuentra entre 101150 puntos IMECA, algunos grupos sensibles pueden experimentar efectos en la salud. Hay algunas personas que pueden presentar efectos a concentraciones menores que el resto de la población, como es el caso de personas con problemas respiratorios o cardíacos, los niños y ancianos.
  • MUY MALA. Cuando el índice se encuentra entre 151200 puntos (IMECA), toda la población experimenta efectos negativos en la salud. Los miembros de grupos sensibles pueden presentar molestias graves.
  • EXTREMADAMENTE MALA. Cuando el valor del índice es mayor a 201puntos (IMECA), la población en general experimenta problemas graves de la salud.
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Principales contaminantes del aire

Monóxido de carbono (CO)

El CO es un gas que se produce a partir de la combustión a bajas concentraciones de oxígeno, lo que se denomina combustión incompleta. La bibliografía indica que 86% de las emisiones proviene del transporte, seguida con 6% por quema de combustible en la industria y 3% por procesos industriales, el 4% restante se origina en quemas y otros procesos no identificados. En forma natural se genera a partir de la oxidación de metano, comúnmente producida por la descomposición de materia orgánica.

También, el CO puede causar efectos adversos en la salud ya que compite con el O2 en el torrente sanguíneo, lo que reduce la capacidad de la sangre de transportar el oxígeno a los diferentes órganos. Las personas sensibles, particularmente aquellas con problemas cardíacos, pueden ver disminuida su capacidad de oxigenación.

Sin embargo, las concentraciones de CO raras veces exceden los límites establecidos para la preservación de la salud, incluso en grandes centros urbanos.

Óxidos de Nitrógeno (NO, NO2, NOx)

Los óxidos de nitrógeno (NOx) describen una mezcla de dos gases: óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2). Son gases inorgánicos formados por la combinación de oxígeno con el nitrógeno del aire. El NO es producido en cantidades mucho mayores, pero se oxida rápidamente a NO2 en la atmósfera. La emisión de este gas se debe fundamentalmente a transporte (62%), combustión para generación de energía, mecánica y eléctrica (30%) y procesos industriales (7%). Son originados naturalmente por descomposición bacteriana, incendios forestales y actividad volcánica.

Actualmente la evidencia científica relaciona la exposición de corto plazo con efectos respiratorios. Se ha encontrado que la concentración de NO2 en las cercanías de vías de tránsito importantes puede ser considerable, por lo que es importante considerar el efecto en individuos sensibles.

A su vez, el NO2 causa efectos perjudiciales en los bronquios, puede irritar los pulmones y bajar la resistencia a infecciones respiratorias. Contribuyen a la formación de la lluvia ácida, aumentan la concentración de nitratos en suelos y aguas superficiales.
Estos óxidos reaccionan con otras partículas en el ambiente y se integran al material particulado; en presencia de compuestos orgánicos volátiles y radiación solar reaccionan generando ozono (O3) que también puede tener efectos adversos sobre el sistema respiratorio de la población sensible.

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Dióxido de azufre (SO2)

El SO2 es un gas muy reactivo en la atmósfera. Casi todos los combustibles fósiles tienen rastros de azufre en su composición, por lo que el SO2 se emite fundamentalmente a través de la quema de combustibles fósiles (93%) tanto en la industria como en la generación de energía eléctrica, seguido por las emisiones asociadas a los procesos industriales y el transporte.

Actualmente la Organización Mundial de la Salud ha establecido una correlación directa entre los efectos negativos que afectan al aparato respiratorio y la concentración de SO2 en el aire, mencionándose especialmente la aparición de broncoespasmos y efectos en asmáticos.

El SO2 se utiliza como indicador de la familia de los óxidos azufrados que se denominan genéricamente SOx. La presencia de SO2 en la atmósfera es responsable directamente de la acidez de las lluvias.

Material Particulado (PM)

El término Material Particulado incluye partículas sólidas o líquidas que, por su pequeño tamaño, permanecen suspendidas en el aire. La caracterización de las partículas suspendidas en el aire se realiza de acuerdo a su tamaño. Este se indica en el nombre PMn, correspondiendo la n al diámetro aerodinámico de las partículas retenidas (usualmente expresado en um, o sea, micrómetros).

De forma general, se considera que cuando el diámetro aerodinámico de estas partículas es mayor a 100 um sedimentan rápidamente y no permanecen en el aire un tiempo suficiente para ser trasladadas más allá de algunos metros. Las partículas cuyo diámetro aerodinámico es menor de 100 y mayor de 0,01 um son las que tienen comparativamente una alta estabilidad en la atmósfera.

Estas partículas incluyen polen, material biológico microscópico, polvo, recirculación de suelo, hollín y otros pequeños sólidos. En el ambiente urbano se originan fundamentalmente a partir de resuspensión de suelo, quema de combustibles en fuentes móviles e industrias, incineración no controlada, algunos procesos industriales y quema de leña. Por otra parte, en cercanías del mar se producen aerosoles con altas concentraciones de cloruro de sodio de origen natural.

El material particulado total se denomina PTS (Partículas Totales en Suspensión) y es la suma de todas las partículas suspendidas hasta 100 um de diámetro aerodinámico. El particulado grueso o PM10 corresponde a la fracción de partículas cuyo diámetro es menor de 10 um; este grupo es particularmente relevante para la salud, porque pueden ser inhaladas y penetrar las vías respiratorias más allá de la laringe. El material particulado fino corresponde a la fracción menor de 2,5 um de diámetro, denominada también fracción respirable porque eventualmente puede llegar al torrente sanguíneo.

La porción de material particulado proveniente de la combustión incompleta de combustible fósil contiene una alta concentración de carbono orgánico en su composición. Este parámetro se puede evaluar a través de diferentes metodologías que permiten estimar su concentración en el aire. Usualmente se lo conoce como humo negro y es uno de los mayores contribuyentes del particulado fino; es suficientemente pequeño como para ser inhalado.

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Solución

El uso de energías renovables es la principal solución al problema de la contaminación en el aire.

Las empresas eléctricas, responsables del 24% de la emisión de dióxido de carbono (CO2) deben aumentar su eficiencia, utilizar los combustibles y procesos que emitan menos gases efecto invernadero. Cambiando la dependencia energética de los combustibles fósiles, que son recursos no renovables y potencialmente contaminantes, a fuentes de energías renovables y perennes como el sol, el viento, el agua y energía geotérmica.

Fomentemos las formas de transporte que consuman menos energía por viajante, como el transporte público. Utilicemos carburantes menos contaminantes. La inyección controlada del fuel permite a su vez evitar la emisión de partículas que son producto de una combustión incompleta.

Además, para reducir las emisiones de hidrocarburos los autos deben ser equipados con un catalizador para oxidación. El sistema más eficiente para la purificación de los gases de escape de los automotores es el convertidor catalítico el cual transforma más del 90% de los óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y monóxido de carbono en nitrógeno, dióxido de carbono y agua.

Otra alternativa es gravar las emisiones de carbono o aumentar los impuestos de la gasolina. Con esto, tanto la gente como las industrias consumidoras de energía tienen más motivos para conservar la energía y contaminar menos. Optimizando sus procesos para aumentar su eficiencia y fomentando la eficiencia energética de los edificios.

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Fuentes: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.

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