Contaminació Atmosfèrica i la seva Influència

I 72 flashcards i 48 preguntes més al document.

Text del document

RA1. Identifica els focus de contaminació atmosfèrica, valorant la seva influència en el medi ambient i en la salut de la població 1 de cada 3 persones de la població del estat espanyol respira aire contaminat que no compleix els límits de qualitat establerts per la OMS. Principalment per contaminants emesos per la combustió de vehicles 09 d'Octubre 2014 La contaminación del aire causa el doble de muertes estimadas: 800.000 en toda Europa i 8,8 millones en todo el mundo.

De esos totales, entre el 40% y el 80% de las muertes se debieron a enfermedades cardiovasculares (CVD, sus siglas en inglés), como ataques o fallos cardíacos, lo que sugiere que la polución ambiental causó el doble de muertes por CVD que por enfermedades respiratorias. https://www.publico.es/sociedad/contaminacion-contaminacion-aire-causa-doble-muertes-estimado-800000-europa.htm 12 de març 2019 Una persona al dia: Menja 1 Kg d'aliments Beu 1,5 l líquids Respira 13 Kg d'aire 4 milions de trajectes a l'AMB al dia de 20 km de distància de mitjana - La contaminació es redueix en un 30% quan ens allunyem 5m d'una carretera.

- A França és la 3era causa de mort (per malalties associades a la contaminació atmosfèrica) - Es produeix un 40% de consum de combustible degut a una conducció agressiva. - El fregament de les rodes dels cotxes elèctrics emeten PM10, per tant, no són emissió 0. - Dièsel contamina més (10 vegades + emissions de PM10) - De mitjana els aliments recorren uns 5000Km del lloc de producció al lloc de consum. - 90% transport terrestre amb un sol passatger. - Eines telemàtiques: plume, aire.cat Persistència i fugacitat dels contaminats Persistència: – Temps de residència en un medi determinat (aigua, aire, sòl,...) en funció de la seva vida mitjana.

– Vida mitjana del contaminant: més o menys llarga si es produeix: desnaturalització per diverses causes – en funció de l'afinitat fisicoquímica del contaminant pel medi on es troba. Persistència i fugacitat dels contaminats Fugacitat: – Capacitat d'un contaminant per escapar d'una fase cap a una altra (de aigua a l'aire, per exemple) – Fases: aigua, aire, sòl, sediments, organismes... – Quan la fugacitat es dóna entre un medi i l'aire es parla de volatilització del contaminant, quan inclou a la biota fitovolatilització.

Quan un contaminaninat migra de l'atmosfera a una altre medi es El coeficient de partició K12 mesura l'afinitat d'un contaminant per un medi o un altre C1/Z1=C2/Z2 C1/C2=Z1/Z2 a partir de la divisió de les respectives concentracions sempre que s'hagi arribat al punt d'equilibri de forma que els valors de concentració s'hagin estabilitzat per un temps significatiu. Els coeficients de partició canvien segons sigui les característiques dels medis (temperatura, tipus de reaccions químiques, etc..).

K12 = C1 / C2 Coeficient de partició K12 Coeficients de partició Cada punt representa els valors de Kaw i Kow (medis receptors) per una substància química diferent Kaw fa referència al coeficient de partició aire/aigua i Kow octanol/aigua (relacionat amb la distribució sòl i aigua) L'octanol és un alcohol que s'utilitza per determinar aquest coeficient de partició (o de repartiment) ja que dissolt fàcilment substàncies químiques que tenen afinitat Coeficients de partició Aquesta mateixa afinitat del octanol també es produeix en els sòls i en els éssers vius. En el sòls es dona ja que presenten una elevada biomasssa microbioana.

Donada l'amplitud dels valors dels dos coeficients s'utilitzen logaritmes en els eixos de forma que el pas d'un valor de 2 a 3 significa una multiplicació per 10 del valor del coeficient.

Coeficients de partició Kaw (aire/aigua) i Kow (octanol / aigua) Grup A: es troben preferentment a l'aire Grup B: a l'aigua Grup C: al sòl (i als organismes) Grup D: contaminants als diversos medis (multimèdia) L'atmosfera terrestre És molt prima (com a màxim 1000 Km) (6371Km r, 12742Km d, 39830Km c) És una barreja de gasos Està bastant estratificada en diferents parts És turbulenta en una part (meteorologia) Experimenta processos de barreja verticals No sempre és transparent a la radiació Reequilibra l'energia que es rep que és diferent depenent de la latitud.

77+67=144 W/m2 = 33K 15ºC=288K 288-33=255K=-18ºC Atmosferes d'altres planetes A part dels processos radiants (fluxos de radiació d'ona curta del sol i llarga de la Terra), la superfície terrestre dissipa calor cap a l'atmosfera a través de dos mecanismes no radiatius: - La convecció o transport de calor a través del moviment vertical de l'aire (calor sensible, on hi ha canvi de la temperatura): predominants en zones continentals. - L'evaporació (calor latent, on la temperatura és constant ): predominant en zones oceàniques.

El balanç energètic es produeix a expenses d'un guany net en les latituds intermèdies (40º N a 40º S) i una pèrdua en les regions polars degut a una menor insolació i major albedo. El resultat d'aquest desequilibri es la formació d'un gradient de temperatura que es tradueix en les diferències de pressió, que són l'origen de la circulació general atmosfèrica. Aquesta circulació a escala global ve acompanyada d'una gran transferència de calor sensible i calor latent. Aquest últim gràcies al moviment global de masses d'aigua durant el cicle hidrològic. Origen de l'atmosfera Probablement, quan es va formar la terra, uns 4,5x109 anys , la terra no tenia atmosfera.

L'atmosfera actual, probablement prové de l'expulsió de substàncies volàtils de l'interior terrestre gràcies a l'activitat volcànica. Volcans: 85% vapor d'aigua, 10% diòxid de carboni i la resta (5%) de nitrogen, sofre i compostos de sofre. No hi ha oxigen a les erupcions volcàniques. L'atmosfera pot contenir únicament una petita fracció de la massa de vapor d'aigua que un volcà emet. Probablement l'activitat volcànica primitiva produïa núvols i pluges.

Gasos traça Dis tribució de l'aigua a la Terra Situació de l'aigua Volum en km³ Percentatge Aigua dolça Aigua salada d'aigua dolça d'aigua total Oceans i mars - 1.338.000.000 - 96,5 Casquets i glaciars polars 24.064.000 - 68,7 1,74 Aigua subterrània salada - 12.870.000 - 0,94 Aigua subterrània dolça 10.530.000 - 30,1 0,76 Glaciars continentals i Permafrost 300.000 - 0,86 0,022 Llacs d'aigua dolça 91.000 - 0,26 0,007 Llacs d'aigua salada - 85.400 - 0,006 Humitat del sol 16.500 - 0,05 0,001 Atmosfera 12.900 - 0,04 0,001 Embassaments 11.470 - 0,03 0,0008 Rius 2.120 - 0,006 0,0002 Aigua biològica 1.120 - 0,003 0,0001 H2O Temps de permanència d'una molècula d'aigua: – a l´atmosfera: 12 dies – als sòls (aigua edàfica): de 2 setmanes a 1 any depenent del tipus de sòl – als oceans és de 4.000 anys – a les aigües subterrànies pot ser d'entre 2 setmanes a 10.000 anys segons la fondària i aïllament del dipòsit freàtic.

No es pot entendre la composició actual de l'atmosfera sense tenir en compte altres sistemes amb els quals l'atmosfera intercanvia massa i energia: la hidrosfera, la litosfera i la biosfera. H2O L'oxigen De tot l'oxigen produït durant la història de la terra, únicament el 10% és a l'atmosfera. La major part està formant òxids i carbonats a l'escorça. Hi ha dues fonts possibles de l'oxigen radiació ultraviolada La quantitat d'oxigen produït per la fotosíntesi és prou com per a justificar l'estat actual d'oxidació dels materials terrestres comparats amb l'edat de la terra i l'estat dels materials en el moment de la seva formació?

A la reacció de fotodissociació de l'aigua, el punt clau és la velocitat amb la que l'hidrogen escapa a l'espai. Si aquest procés és lent, l'hidrogen i l'oxigen es tornen a combinar. L'oxigen 2H2 O 2H2 + O2 H2 O+ CO2 CH2 O + O2 radiació visible A la fotosíntesi la velocitat de reacció està lligada amb els processos biològics, atès que el monòmer CH2 O formaldehid és el factor bàsic de les molècules carbo hidratades que formen les cèl·lules de les plantes. Pot concloure's que tot l'oxigen prové de la fotosíntesi. Avui es creu que un dels primers estadis dels organismes unicel·lulars es va produir fa 4x109 anys, en una atmosfera sense oxigen.

L'oxigen Hi ha evidències geològiques que formes vegetals primitives varen començar a lliurar petites quantitats d'oxigen a l'atmosfera (2'5x109 anys). Aquestes formes de vida havien d'estar protegides de la radiació ultraviolada (en aigua) però a prop de la superfície per poder realitzar la fotosíntesi. L'oxigen Per cada 10.000 molècules de carboni fotosintetitzades, una molècula escapa a l'oxidació fossilitzant-se. Una petita quantitat forma part dels combustibles fòssils (carbó, petroli i gas natural). En cremar els combustibles fòssils es desfà el treball de la fotosíntesi. Es cremen en un any el que ha costat a la fotosíntesi milers d'anys a produir.

L'oxigen 0zó La columna d'ozó es mesura en unitats Dobson. 100 unitats Dobson és equivalent a una capa d'1mm al nivell del mar a 0ºC. Valors normals 300 unitats Dobson. La concentració és estacional, varia segons la latitud (la temperatura). Es troba sobretot a l'estratosfera. La seva concentració màxima es troba a una altura de 25 km 12 ppm L'ozó de l'estratosfera filtra les radiacions solars, de tal manera que les radiacions ultraviolades més nocives amb prou feines poden travessar-lo i no arriben a la superfície de la Terra. Sense la capa d'ozó, la vida a la Terra desapareixeria o dit d'una altra manera no hagués sorgit la vida a la Terra o almenys no com l'entenem.

Hi ha ozó a la troposfera, principalment per causes d'origen antropogènic 0zó 0zó La seva concentració és molt variable 0zó La baixa solubilitat del nitrogen en aigua i la seva baixa reactivitat, justifica que la major part del nitrogen emès pels volcans està a l'atmosfera. Nitrogen Fixació industrial: Es fa a grans pressions i temperatures d'uns 600 C, catalitzada pel ferro i amb el gas nitrogen atmosfèric i hidrogen es combinen per formar amoníac (NH3 ). En l'anomenat Procés Haber- Bosch s'aconsegueix amoni per fer fertilitzants i explosius.

La Terra posseeix una càrrega negativa d'aproximadament un milió de coulombs, mentre que una càrrega positiva de la mateixa magnitud resideix en l'atmosfera, la qual cosa dóna origen al fet que hi hagi un flux de corrent i de descàrrega, en el qual, sempre es buscarà un equilibri d'aquestes càrregues. Origen de les partícules carregades: - Raigs X i radiació ultraviolada del sol ionitzen l'atmosfera - Raigs còsmics procedents del sol que penetren a l'atmosfera on deixen una estel·la de molècules d'aire ionitzades - Radiació procedent de la desintegració radioactiva - Núvols Transferència de càrrega – a través del llamp.

Nitrogen Nitrogen El sofre i els seus compostos derivats són a l'atmosfera per causa de les erupcions dels volcans. Reaccionen amb l'hidrogen i l'oxigen oxidant-se ràpidament per a formar triòxid de sofre que es dissol a les gotes dels núvols formant dissolucions d'àcid sulfúric, origen de la pluja àcida. Els ions sulfat es combinen amb metalls de l'escorça formant sulfats. L'argó és el més abundant dels gasos nobles perquè és conseqüència de la desintegració radioactiva del isòtop de potassi 40 K (que té una llarga semivida de 1,248×109 anys).

Sofre i Argó Parts de l'atmosfera La troposfera 0-10km - La temperatura disminueix amb l'altura entre 6ºC-10ºC per km - Representa el 80% de l'atmosfera - Es dóna tota la meteorologia o "temps" - Límit tropopausa -60ºC (10 km) La estratosfera 10km-50 km - Capa isoterma - Inversió de la temperatura.

- Límit estratopausa (50 km) on la temperatura és de 0ºC - Escalfament produït per la formació de l'ozó ionosfera La mesosfera 50 km - 90 km - Temperatura disminueix fins -80ºC (90 km) pressió 0,01 hPa - Límit mesopausa Exosfera La termosfera 100 km - 1000 km - Augment de la temperatura Troposfera pols Troposfera equador La tropopausa està més alta com més baixa és la pressió en superfície i / o com més alta és la temperatura en superfície. La compressibilitat de l'aire implica que quan l'aire puja per l'atmosfera es dilata i quan baixa es comprimeix.

Les compressions i les dilatacions tenen conseqüències importants per l'estructura tèrmica de l'atmosfera, ja que quan un gas s'expandeix es refreda i quan un gas es comprimeix s'escalfa. La composició dels diferents elements a l'atmosfera és el resultat de diversos processos que competeixen: processos de creació i eliminació: reaccions químiques, evaporació i condensació, escapament; processos de transport: la difusió molecular i la mescla deguda al moviment de l'aire. Resum atmosfera L'atmosfera és molt prima en comparació amb les dimensions de la terra. La meitat de la massa de l'atmosfera està per sota del nivell de 500 mb (5,5 km).

El 99% de la massa de l'atmosfera està en els primers 30 km. L'aire a la superfície terrestre està més comprimit que l'aire a 10 km d'altura. La compressió de l'atmosfera és el resultat de la gravetat, per això la major part de moviments a l'atmosfera són horitzontals. Resum atmosfera Algunes consideracions sobre la física de l'atmosfera Pressió atmosfèrica: - És el pes de la massa d'aire atmosfèric sobre la superfície.

- Disminueix amb l'alçada El vapor d'aigua que hi ha a l'atmosfera es pot mesurar de dues maneres: - Humitat absoluta: Quantitat de vapor d'aigua en un volum d'aire determinat S'expressa en (g/m3) Augmenta amb la temperatura fins al punt de saturació (Punt de rosada o 100% HR) Passat el punt de saturació comença a condensar-se = formació de núvols - Humitat relativa: Quantitat de vapor que hi ha en un metre cúbic d'aire en relació al màxim que podria contenir. S'expressa en % 100% HR = Màxima quantitat de vapor que pot contenir l'aire sense condensar-se Densitat: L'aire humit és menys dens que l'aire sec?

Canvis adiabàtics - En un gas la temperatura depèn del nombre de molècules per unitat de volum, de manera que l'augment o disminució de la temperatura respon al fenòmens de compressió o expansió. - Aquestes transformacions són els CANVIS adiabàtics (no intercanvi calor amb l'ambient) - Per tant, a mesura que un gas puja disminueix la pressió, les partícules se separen, de manera que el gas es refreda = GAS (Gradient Adiabàtic Sec) 0,9º C cada 100 m. - Les masses d'aire interaccionen poc amb l'entorn (ja que l'aire presenta una baixa conductivitat) = GVT (Gradient Vertical Tèrmic) és la disminució normal de la temperatura a mesura que ascendim en la atmosfera.

És de 0,65 º C cada 100 m, però varia segons el lloc i l'època i pot variar al llarg de la troposfera, tot i que hi ha situacions zones en què la temperatura augmenta amb l'altura. (FENÒMENS D'INVERSIÓ TÈRMICA). Corrents de convecció - A mesura que augmenta la temperatura de l'aire disminueix la seva densitat, fent que l'aire calent en contacte amb la superfície terrestre tendeix a ascendir cap a zones més altes i fredes i l'aire fred baixa ocupant el seu lloc.

LES DIFERENTS CONSIDERACIONS FÍSIQUES VISTES DETERMINEN LA DINÀMICA ATMOSFÈRICA Y LA FORMACIÓ DE NÚVOLS: 1- CONDICIONS D'ESTABILITAT ATMOSFÈRICA (GVT <GAS) Subadiabàtica En ascendir una columna d'aire calent, anirà disminuint la seva pressió i, per tant la temperatura, a un ritme de 0,9º C cada 100 m. (GAS). Però la temperatura de l'atmosfera disminueix a un ritme menor, de 0, 65 º C cada 100 mt. (GVT). Si això és així, la massa d'aire calent que tendiria a pujar estarà més freda que l'aire circumdant, i per tant no hauria de pujar. 2- CONDICIONS D'INESTABILITAT ATMOSFÈRICA.

(GVT> GAS) Super adiabàtica En els dies en què les temperatures són més altes (més radiació solar), el GVT és més gran de 0,65 º C, arribant fins i tot als 1,5 º C cada 100 m. En aquest cas el GVT és major que el GAS. I la massa d'aire puja. A mesura que va pujant es va refredant i per tant es va aconseguint el punt de rosada i el vapor d'aigua comença a condensar. ES FORMEN ELS NÚVOLS. 2- CONDICIONS D'INESTABILITAT ATMOSFÈRICA. (GVT> GAS) La condensació de vapor d'aigua és un procés exotèrmic (desprèn E), de manera que augmenta la temperatura i, per tant, ja no es produeix aquesta disminució de 0,9º C cada 100m corresponent al GAS, sinó d'0,3ºC a 0,6º C cada 100 m, depenent de la zona.

A aquest nou gradient se l'anomena GAH (Gradient Adiabàtic Humit) A mesura que tot el vapor d'aigua es condensa, les reaccions exotèrmiques són cada vegada menors, de manera que el GAH va augmentant fins que tot el vapor d'aigua es condensa i de nou tenim valors de 0'9º C cada 100 m. corresponent al GAS. En aquest moment deixen de produir núvols. L'ascens s'aturarà quan les temperatures internes i externes de la massa d'aire s'igualin. Resum física de l'atmosfera INESTABILITAT ATMOSFÈRICA. CICLONS, BORRASQUES O BAIXES PRESSIONS quan (GVT> GAS).

Super adiabàtica En existir moviments verticals el aire ascendent deixarà un buit en superfície, que produirà un DESCENS DE LA PRESSIÓ ATMOSFÈRICA i es formarà una BORRASCA en superfície. El buit originat també atraurà un vent CONVERGENT des de l'exterior a l'interior de la mateixa. La presència d'aquesta borrasca no vol dir que plourà necessàriament, això dependrà de la quantitat de vapor d'aigua present en l'aire. Aquesta situació (de no pluja) i d'aire convergent que ascendeix és un excel·lent descontaminant. ELEVA I DISPERSA LA CONTAMINACIÓ. Resum física de l'atmosfera ESTABILITAT ATMOSFÈRICA. ANTICICLONS i ALTES PRESSIONS quan (GVT< GAS).

Subadiabàtica En aquesta situació no es produeix ascens de la massa d'aire, de manera que es produeix una acumulació d'aire fred procedent de les capes altes que "s'aixafen" contra la superfície i descendeixen (SUBSIDÈNCIA). Això provoca un AUGMENT DE LA PRESSIÓ ATMOSFÈRICA en superfície. Aquesta massa es va assecant pel fet que a mesura que descendeix va augmentant la temperatura, en arribar a superfície es forma un anticicló i els vents parteixen del centre als exteriors és a dir són DIVERGENTS, el que impedeix l'entrada de precipitacions i el temps serà sec.

Resum física de l'atmosfera Temperatura Altitud GVT GAS Temperatura Altitud GVT GAS Temperatura Altitud GVT GAS GVT < GAS GVT > GAS GVT = GAS La Tª de l'aire contaminat és inferior a la de l'aire que l'envolta. És més densa, no pot pujar i fins i tot baixa. Impedeix els moviments verticals impedint la dispersió La Tª de l'aire contaminat és superior a la de l'aire que l'envolta. S'afavoreixen els moviments verticals i la dispersió dels contaminants disminuint la seva [ ] Les Tª són similars i la seva variació amb l'altura és la mateixa.

No s'afavoreix cap moviment Resum física de l'atmosfera És el primer nivell de la troposfera, el més proper a terra, i definit per la influència que té el substrat geogràfic. Es tracta d'una capa d'uns 600-800 metres d'altura, si bé el seu gruix pot variar en funció de nombrosos factors com poden ser la topografia, intensitat de vent, advecció de calor i humitat, grau d'escalfament o refredament de terra,... Podem dividir aquesta capa límit planetària en diverses subcapes: 1r) Capa laminar molecular, en contacte amb el terra (uns pocs mil·límetres d'altura) i dominada pels efectes de la viscositat superficial.

2n) Una segona capa de considerable turbulència d'aire i de diverses desenes de metres d'altitud. 3r) La tercera i última capa, coneguda com a capa d'Ekman, on s'aprecia notablement la força de Coriolis sobre el vent, força de la rotació terrestre en sentit O-E. La representació de les pressions a nivell del mar és a través de les isòbares (línies que uneixen mateixos punts de pressió expressades en mil·libars). La distribució de les isòbares rep el nom de mapa de superfície. En altura, les isòbares es distribueixen a diferents altituds, per això, en els mapes en altura s'uneixen punts d'igual altitud amb una determinada pressió (línies isohipses expressades en metres).

La representació de les temperatures en els mapes d'altura es mitjançant les línies isotermes. Els vents es mouen paral·lels a les isòbares, de zones de major pressió a zones de menor de pressió. L'estudi conjunt de les variacions verticals i horitzontals de pressió permet conèixer el camp de pressions de l'atmosfera. Sobre una anticicló les superfícies isòbares descriuen una campana, mentre que sobre una B descriuen un embut. El camp de pressions està influït per la temperatura de l'aire que modifica el pendent de les isòbares.

En un A càlid (el centre està a major temperatura) el gradient de pressió i temperatura segueixen la mateixa direcció fent que la campana sigui més abrupta i que es perllongui fins la tropopausa. En canvi en els A freds les isòbares es van aplanant fins s'inverteix la curvatura, de manera que sobre aquest existeix en altura una zona de depressió. En les B passa el mateix. Les B fredes es projecten altura fins la tropopausa, mentre que en les B càlides es produeix un anticicló en vertical de la B. Els A freds i les B càlides són considerats camps de pressió dèbil, ja que només afecten a una petita porció de la troposfera.

Els A i les B poden presentar diàmetres que oscil·len entre els 100 i els 4000 Km. La diferència de pressió entre les isòbares origina una circulació de l'aire. Aquesta circulació depèn la composició de tres forces: - La força derivada dels gradients baromètrics - La força de Coriolis - El fregament de la superfície terrestre (únicament en la capa límit planetària). El gradient baromètric obliga e l'aire a desplaçar-se des de zones de major pressió a zones de menor de pressió. A escala global, aquest gradient s'estableix a nivell de superfície entre els pols (aire fred, dens de major pressió atmosfèrica) i l'equador (aire calent i de menor pressió).

En las capes altes el corrent és en sentit contrari. Per sobre la capa límit planetària, els gradients són horitzontals per la inexistència de forces de fregament fent que les isòbares siguin rectilínies i paral·leles. El vent generat en aquestes condicions s'anomena geostròfic i depèn de gradients tèrmics generats pels patrons d'irradiació solar i de la força de Coriolis. El vent equatorial càlid ascendeix i va cap als pols mentre que en superfície van en sentit contrari. Aquesta circulació s'interromp pel refredament per radiació als 30º de latitud (N i S) generant la cèl·lula tèrmica de Hadley. La força de Coriolis en aquesta cèl·lula origina els vents alisis.

Hi ha l'existència de dues cèl·lules més: La de Ferrel i la Polar, amb els seus vents característics, que modulen la meteorologia habitual i la climatologia en cada latitud on actuen. La circulació global atmosfèrica és responsable de l'existència de zones d'anticiclons semi permanents en determinades zones oceàniques (de les Açores o del Pacífic Nord). Una característica d'aquests A és que l'aire fred que origina l'alta pressió en superfície de l'oceà, al ascendir es comprimeix elevant la seva temperatura, formant una capa d'aire calent per sobre de la freda, generant una inversió tèrmica.

En la baixa atmosfera els corrents verticals d'aire i el fregament superficial generen turbulències que condicionen la formació d'A i B. Aquí les isòbares son corbes i l'acció de la Coriolis sobre els gradients de pressió provoca els vents de gradient que fan girar en un sentit els A i B en funció de l'hemisferi. Un últim tipus de vent són els de superfície, on la força de fregament i les oscil·lacions tèrmiques locals són les factors determinants. Són vents de caràcter local o regional.