MINERIA Y CONTAMINACION ATMOSFERICA

I) INTRODUCCION.-La atmósfera es esencial para la vida por lo que sus alteraciones tienen una gran repercusión en el hombre y otros seres vivos y, en general, en todo el planeta. Es un medio extraordinariamente complejo y la situación se hace todavía más complicada y difícil de estudiar cuando se le añaden emisiones de origen humano en gran cantidad, como está sucediendo en estas últimas décadas.

Una atmósfera contaminada puede dañar la salud de las personas y afectar a la vida de las plantas y los animales. Pero, además, los cambios que se producen en la composición química de la atmósfera pueden cambiar el clima, producir lluvia ácida o destruir el ozono, fenómenos todos ellos de una gran importancia global. Se entiende la urgencia de conocer bien estos procesos y de tomar las medidas necesarias para que no se produzcan situaciones graves para la vida de la humanidad y de toda la biosfera.

Es por esta razón y conociendo la importancia de la atmosfera nos dirigiremos a tratar el tema de contaminación atmosférica, llegaremos a conocer que es cual su composición, los tipos de contaminantes que llegarían a alterarla; y resaltaremos el impacto hacía por la actividad minera en sus distintas etapas de operación. Ya que el tema es de suma importancia para reconocer que impactos ocasionara al medio ambiente que es punto principal de estudio.

II) MARCO TEORICO.-1. ¿QUÉ ES LA ATMÓSFERA?

La Atmósfera es la envoltura gaseosa, de unos 200 kilómetros de espesor, que rodea la Tierra. Constituye el principal mecanismo de defensa de las distintas formas de vida. Ha necesitado miles de millones de años para alcanzar su actual composición y estructura que la hacen apta para la respiración de los seres vivos que la habitan.

Una de las funciones más importantes que realiza la atmósfera es proteger a los seres vivos de los efectos nocivos de las radiaciones solares ultravioleta. La Tierra recibe todo un amplio espectro de radiaciones procedentes del Sol, que terminarían con toda forma posible de vida sobre su superficie de no ser por el ozono y el oxígeno de la atmósfera, que actúan como un filtro absorbiendo parte de las radiaciones ultravioleta.

2. FISICO-QUIMICA DE LA ATMOSFERA

La atmósfera terrestre es una de las capas (o geosferas) que componen el planeta, en concreto la que recubre la parte sólida (litosfera) y líquida

(hidrosfera) del mismo. En la atmósfera se pueden diferenciar una serie de capas concéntricas. Existen varios puntos de vista referentes a la división en capas de la atmósfera, y por lo mismo, distintas denominaciones. La más conocida es la distribución según la temperatura, en troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera). Se supone además una exosfera de transición al espacio exterior, aunque aquí solo trataremos las capas antes indicadas.

La Troposfera constituye la primera capa de la atmósfera, y se encuentra en contacto con la superficie de la Tierra. Alcanza en los trópicos una altura de 16 a 17 km, mientras que sólo llega a 8 km en los polos. Esto se debe a que la temperatura contrae o dilata la masa de aire. En los niveles inferiores de la troposfera se producen los fenómenos atmosféricos, y se halla un 80% del agua de la atmósfera, la que puede estar en forma de vapor hasta aproximadamente los 14 km. de altura. En los polos descienden grandes cantidades de aire frío, mientras que en el ecuador se elevan enormes masas de aire caliente y húmedo. Estas masas de aire y de vapor se mueven a grandes velocidades, entre temperaturas extremas de 40ºC y -75ºC.

La Estratosfera alcanza hasta 50 km. En su región inferior la temperatura es estable entre los -50ºC y los -60ºC. La humedad del aire y la velocidad del viento disminuyen bastante rápidamente a partir de la

tropopausa. Por esta razón, la estratosfera está prácticamente libre de nubes. La estratosfera tiene gran importancia en la vida terrestre, porque en su zona superior se forma el ozono, combinación molecular de tres átomos de oxígeno (O3). La radiación ultravioleta del Sol induce la formación de ozono, y en este proceso se debilita tanto que alcanza la Tierra en cantidades inocuas para la vida. La formación de esta molécula triatómica de oxígeno responde a la siguiente reacción:

NO2 + hv (menos de 310 nm) ® O + NO  //  O + O2 -> O3

Donde hv = energía fotoeléctrica

La Mesosfera constituye la siguiente capa, que alcanza hasta unos 80 km. En esta región la temperatura disminuye a -80º C, y con ello alcanza su punto más bajo, aunque en la termosfera, vuelve a ascender rápidamente. La mesosfera es la región de las nubes nocturnas luminosas. Se parecen a los cirros, pero a veces pueden aparecer azuladas o rojizas. Posiblemente estas nubes están formadas de polvo, arrojado a grandes alturas por violentas erupciones volcánicas. Por ejemplo, después de la erupción del Krakatoa, en 1883, pudieron verse relucientes nubes nocturnas durante varios meses. Según la teoría cinética de los gases, las moléculas de un gas flotan en el espacio en movimiento irregular. Chocan entre sí, rebotan con elasticidad unas contra otras y alteran entonces su dirección y velocidad. Estos choques generan energía en forma de calor.

La Termosfera o ionosfera. En la capa superior, que se extiende hasta los 300 o incluso 400 km de altura, se alcanzan temperaturas de 1.000 a 2.000ºC. Este calor espacial debe atribuirse sobre todo a la radiación ultravioleta, que produce en esta zona la disociación de las moléculas gaseosas y la carga eléctrica de sus partículas ionizadas. La densidad de los gases es tan pequeña que el calor generado es incapaz de transmitirse, por lo que un astronauta se helaría en esta atmósfera “caliente”. Por lo tanto, y de acuerdo con los conceptos terrestres, la temperatura de la termosfera es un fenómeno físico para cuya explicación no es del todo suficiente la teoría cinética de los gases.Una parte de las radiaciones del Sol que llegan a la atmósfera son absorbidas, mientras que otra parte son reflejadas. La Tierra, a su vez, emite radiaciones de manera similar a un cuerpo negro en función de la temperatura. La presencia de la atmósfera impide que se den grandes variaciones de temperatura. Este efecto amortiguador se denomina efecto invernadero. Se le da este nombre porque realiza un trabajo semejante al de los invernaderos, cuyos cristales son altamente transparentes a las radiaciones solares, y muy opacos a las de la banda térmica de la Tierra (permiten la entrada, pero se oponen a la salida). La variación de la concentración de vapor de agua en las horas de sol actúa enérgicamente sobre este efecto invernadero, más que todas las emisiones de anhídrido carbónico que produce la actividad industrial. Las plantas del planeta también emiten anhídrido carbónico por la noche; sin embargo, durante el día la fotosíntesis hace que la emisión de oxígeno (al consumir anhídrido carbónico) compense la nocturna y dé

vida a nuestro planeta. Las plantas acumulan CO2 durante su crecimiento en forma de celulosa y azúcares fundamentalmente. Sin embargo cuando mueren y se convierten en biomasa, liberan el carbono que han almacenado. En otras palabras, si la planta no es enterrada rápidamente (procesos sedimentarios), el carbono presente en las formas orgánicas reducidas (CHn) se oxidará, retornando a la atmósfera como CO2, por ejemplo:

CH4 + 2 O2 ® CO2 + 2 H2O

3. COMPOSICION DE LA ATMOSFERA

La atmósfera en sentido estricto, es decir, la capa de aire retenida por la fuerza de atracción de la tierra y que toma parte en su rotación, es una mezcla de diferentes gases: 78,09% de nitrógeno, 20,95% de oxígeno, 0,93% de argón, 0,30% de vapor de agua, 350 ppm (0.035%) de CO2 y trazas de otros gases, sobre todo de los denominados nobles, y otros procedentes de la contaminación del hombre y la actividad geológica, tales como el SO2, que es generado tanto por la actividad industrial como por las erupciones volcánicas.

No se sabe con certeza cómo se formó la atmósfera. Sin duda, no procede del exterior, sino que debió de haberse originado a partir de los propios medios del planeta. Al solidificarse la corteza terrestre, considerables cantidades de gases se concentraron probablemente sobre ella. Otras cantidades surgieron de las capas inferiores de la Tierra (manto) por la acción de la actividad volcánica.

Cabe destacar que sin las plantas, el oxígeno del aire desaparecería con el tiempo, quedando fijado en la corteza terrestre en la forma de óxidos diversos (p.ej., Fe203). Hasta una altura de unos 120 Km. no se altera esencialmente la composición de la mezcla de gases que existe cerca de la superficie, por tener lugar continuos procesos de equilibrio. Lo único que disminuye con la altura es la densidad de los gases, aunque a alturas superiores a los 120 Km. tiene lugar la difusión gaseosa.

Gas Fórmula %Volumen Función ambientalComponentes permanentesNitrógeno N2 78,09 Inerte como N2. Indispensable para la

vida como NOxígeno O2 20,95 Indispensable para la vida.

Químicamente activoHidrógeno H2 5,0 x 10-5 Importante en la química

atmosféricaArgon Ar 0,93 InerteNeon Ne 1,8 x 10-3 InerteHelio He 5,2 x 10-4 Inerte. Escapa de la corteza terrestreCripton Kr 1,0 x 10-4 InerteXenon Xn 8,0 x 10-6 Inerte

Radon Rn 6,0 x 10-18 Radioactivo. Variable con la altitud y el tiempo porque se desintegra

Componentes variablesDióxido de carbono

CO2 3,5 x 10-2Indispensable para la vida, ópticamente activo

Ozono O3 4,0 x 10-6 Tóxico, óptica y químicamente activoVapor de agua H2O 0-4 Indispensable para la vida,

ópticamente activoMetano CH4 <2,0 x 10-3 Ópticamente activoDióxido de azufre SO2 < 10-4 Tóxico

Dióxido de nitrógeno

NO2 <2 x 10-6Químicamente activo

Amoniaco NH3 <10-6

Monóxido de carbono

CO <10-6Muy tóxico

Tabla 1.- Composición del aire atmosférico

Alteraciones locales de la composición

Los datos hasta ahora aportados se refieren a la composición normal de la atmósfera, que en teoría son muy constantes, puesto que la dinámica atmosférica tiende a contrarrestar de forma constante las diferencias locales que puedan producirse. No obstante, hay determinados mecanismos que pueden favorecer la formación de núcleos más o menos extensos de contaminación. Los más importantes están relacionados con lo que ocurre en las capas superiores sobre las ciudades, lo que contribuye a enrarecer aún más la atmósfera urbana. Dos son los principales mecanismos que favorecen estas concentraciones de contaminación: la inversión térmica y la isla de calor.

El fenómeno de inversión térmica se presenta cuando en las noches despejadas el suelo ha perdido calor por radiación, y las capas de aire cercanas a él se enfrían más rápidamente que las capas superiores, lo cual genera un gradiente positivo de temperatura con la altitud. Esto constituye un fenómeno contrario al que se presenta normalmente, donde la temperatura disminuye con la altitud (figura 1a). Esto provoca que la capa de aire caliente quede atrapada entre las dos capas de aire frío sin poder circular (figura 1b). La presencia de una capa de aire frío cerca del suelo le da gran estabilidad a la atmósfera porque así prácticamente no se produce convección térmica, ni fenómenos de transporte y difusión de gases. Esto hace que disminuya la velocidad de mezclado vertical entre la región que hay entre las dos capas frías de aire. La inversión térmica se presenta normalmente en las mañanas frías sobre  los valles de escasa circulación de aire (por ejemplo: Santiago de Chile).

También se presenta este fenómeno en las cuencas cercanas a las laderas de las montañas en noches frías (por ejemplo: Madrid y Santiago de Chile), debido a que el aire frío de las laderas desplaza al aire caliente de la cuenca provocando el gradiente positivo de temperatura. Generalmente, la inversión térmica se termina (rompe) cuando se calienta el suelo y vuelve a  emitir calor, lo cual restablece la circulación normal en la atmósfera.

Figura 1.- Efecto de la inversión térmica

El problema se presenta cuando se emiten contaminantes al aire en condiciones de inversión térmica, ya que éstos se acumulan localmente debido a que los fenómenos de transporte y difusión ocurren de forma demasiado lenta, comprimiendo la capa de aire frío a la capa inferior con los contaminantes contra el suelo, con lo cual la concentración de los gases tóxicos puede llegar a alcanzar valores hasta 14 veces por encima de los normales (figura 2).

Figura 2.- Efecto contaminante de la inversión térmica

Condiciones de inversión térmica de larga duración con contaminantes de dióxido de azufre y partículas de hollín causaron la muerte de miles de personas en Londres (1952) y en el Valle de Ruhr (1962).

El efecto de isla de calor es específico del ambiente urbano: El pavimento, la ausencia de aire en movimiento, y la gran cantidad de construcciones, provocan una concentración de calor superior al registrado en las áreas rurales que rodean la ciudad. A su vez, el calor recibido durante el día es retenido durante la noche por un espacio de tiempo mayor en el área urbana que en la rural, lo que da origen a un ciclo cerrado de circulación del aire que favorece la concentración de los contaminantes (figura 3).

Figura 3.- Efecto de isla de calor

El efecto final, en ambos casos, es la concentración de contaminantes en sobre las ciudades, efecto especialmente notable sobre las de mayores dimensiones,

con importante actividad industrial, y rodeadas de áreas montañosas, por ejemplo, Santiago de Chile.

Un ejemplo real del efecto de inversión térmica sobre una ciudad

4. CONTAMINACION ATMOSFERICA

Hay un gran número de definiciones distintas de contaminación atmosférica, dependiendo del punto de vista que se adopte. Así tenemos:

"Cualquier circunstancia que añadida o quitada de los normales constituyentes del aire, puede llegar a alterar sus propiedades físicas o químicas lo suficiente para ser detectado por los componentes del medio".

Lo habitual es considerar como contaminantes sólo aquellas substancias que han sido añadidas en cantidades suficientes como para producir un efecto medible en las personas, animales, vegetales o los materiales.

Así, otra definición es: "Cualquier condición atmosférica en la que ciertas substancias alcanzan concentraciones lo suficientemente elevadas sobre su nivel ambiental normal como para producir un efecto mensurable en el hombre, los animales, la vegetación o a los materiales".

Puede ser un contaminante cualquier elemento, compuesto químico o material de cualquier tipo, natural o artificial, capaz de permanecer o ser arrastrado por el aire. Puede estar en forma de partículas sólidas, gotas líquidas, gases o en diferentes mezclas de estas formas.

Contaminantes Primarios: Aquellos procedentes directamente de las fuentes de emisión, por ejemplo: plomo (Pb), monóxido de carbono (CO), óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos (HC), material particulado, entre otros.

Los aerosoles:

El término aerosol o partícula se utiliza a veces indistintamente, ya que los aerosoles atmosféricos se definen como «dispersiones de sustancias sólidas o líquidas en el aire».

Las propiedades de los aerosoles que más afectan a los proceso de contaminación atmosférica son el tamaño de sus partículas, la forma y la composición química. El tamaño de las partículas oscila entre 1 y 1000 micras, aunque existen algunas muy especiales fuera de estos límites. En la atmósfera, las partículas de tamaño inferior a 1 micra realizan movimientos al azar, produciendo choques entre ellas que dan lugar a agregados de mayor tamaño en un proceso denominado coagulación.

Las partículas de tamaños comprendidos entre 1 y 10 micras tienden a formar suspensiones mecánicamente estables en el aire, por lo que reciben el nombre de «materia en suspensión», pudiendo ser trasladados a grandes distancias por la acción de los vientos. Las partículas mayores de 10 micras permanecen en suspensión en el aire durante periodos de tiempo relativamente cortos por lo que se las conoce como «materia sedimentable»; sus efectos son más acusados en las proximidades de las fuentes que las emiten. El tamaño de las partículas es un factor muy importante en la determinación tanto de los efectos que producen como de las áreas afectadas, ya que establece su tiempo de permanencia en la atmósfera y la facilidad con que se introducen en las vías respiratorias profundas.

La composición química varía mucho de unas partículas a otras, dependiendo fundamentalmente de su origen. Así las partículas de polvo procedentes del suelo contienen, principalmente, compuestos de calcio, aluminio y silicio. El humo procedente de la combustión del carbón, petróleo, madera y residuos domésticos contiene muchos compuestos orgánicos, al igual que los insecticidas y algunos productos procedentes de la fabricación de alimentos y de la industria química. En la combustión del carbón y gasolinas se liberan metales pesados que pasan a formar parte de las partículas liberadas a la atmósfera, generalmente en forma de óxidos metálicos.

Las partículas pueden clasificarse, atendiendo a su tamaño y composición, en:

Denominación ComposiciónNúcleos de Aitken Partículas con menos de 1 micra de diámetro.Partículas medias (en suspensión)

Partículas con un diámetro comprendido entre 1 y 10 micras.

Partículas sedimentables

Partículas con diámetro superior a 10 micras.

Polvos Partículas sólidas de origen mineral o materia sólida dispersada por el aire.

Humos industriales Partículas sólidas o líquidas debidas a la volatización de metales, seguida o no de su oxidación por el aire o condensación de

vapores.Humos de combustión Humos debidos a proceso de combustión,

constituidos por partículas de carbono y de hidrocarburos no quemados y cenizas volantes.

Los óxidos de azufre (SOx)

El óxido de azufre que se emite a la atmósfera en mayores cantidades es el anhídrido sulfuroso (SO2), y en menor proporción, que no rebasa el 1 ó el 2 por ciento del anterior, el anhídrido sulfúrico (SO3).

El SO2 es un gas incoloro, de olor picante e irritante en concentraciones superiores a 3 ppm. Es 2.2 veces más pesado que el aire, a pesar de lo cual se desplaza rápidamente en la atmósfera, siendo un gas bastante estable. El SO3 es un gas incoloro y muy reactivo que condensa fácilmente; en condiciones normales, no se encuentra en la atmósfera, ya que reacciona rápidamente con el agua atmosférica, formando ácido sulfúrico.

La combustión de cualquier sustancia que contenga azufre produce emisiones de SO2 y SO3; la cantidad de SO3 producida depende de las condiciones de la reacción, especialmente de la temperatura, oscilando entre 1 y 10 por ciento de los SOx producidos.

Un mecanismo de formación de SOx podría ser:

S + O2 ---> SO2

2 SO2 + O2 ---> 2 SO3

La segunda reacción se produce en pequeña escala y tiene lugar muy lentamente, a la temperatura de la atmósfera, siendo favorecida por la acción de catalizadores. El efecto neto es que la emisión de los SOx se realiza fundamentalmente en forma de SO2.

El monóxido de carbono (CO)

El monóxido de carbono es el contaminante del aire más abundante en la capa inferior de la atmósfera, sobre todo en el entorno de las grandes ciudades. Es un gas incoloro, inodoro e insípido y su punto de ebullición es de -192° C. Presenta una densidad del 96.5 por ciento de la del aire, siendo un gas muy ligero que no es apreciablemente soluble en agua. Es inflamable y arde con llama azul, aunque no mantiene la combustión.

El CO se produce generalmente como resultado de alguno de los siguientes procesos químicos:

Combustión incompleta del carbono. Reacción a elevada temperatura entre el CO2 y materiales que tienen

carbono. Disociación del CO2 a altas temperaturas. Oxidación atmosférica del metano (CH4 procedente de la fermentación

anaerobia (sin aire) de la materia orgánica. Proceso de producción y degradación de la clorofila en las plantas.

Los principales problemas de contaminación atmosférica por CO son debidos a la combustión incompleta de carburantes en los automóviles.

Los óxidos de nitrógeno (NOx)

Los contaminantes que poseen en su molécula algún átomo de nitrógeno pueden clasificarse en 3 grupos diferentes: formas orgánicas, formas oxidadas y forma reducidas.

Se conocen ocho óxidos de nitrógeno distintos, pero normalmente sólo tienen interés como contaminantes dos de ellos, el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2). El resto se encuentra en equilibrio con estos dos, pero en concentraciones tan extraordinariamente bajas que carecen de importancia.

El óxido nítrico (NO) es un gas incoloro y no inflamable, pero inodoro y tóxico. El dióxido de nitrógeno (NO2) es un gas pardo-rojizo, no es inflamable pero sí tóxico y se caracteriza por un olor muy asfixiante. Se utiliza normalmente la notación NOx para representar colectivamente al NO y al NO2 implicados en la contaminación del aire.

La mayor parte de los óxidos de nitrógeno se forman por la oxidación del nitrógeno atmosférico durante los procesos de combustión a temperaturas elevadas. El oxígeno y el nitrógeno del aire reaccionan para formar NO, oxidándose este posteriormente a NO2.

Las partículas pueden clasificarse, atendiendo a su tamaño y composición, en:

N2 + O2 ---> 2 NO2 NO + O2 ---> 2 NO2

La mayor parte de los NOx emitidos a la atmósfera lo son en la forma NO.

Los hidrocarburos (HC)

Son sustancias que contienen hidrógeno y carbono. El estado físico de los hidrocarburos, de los que se conocen decenas de millares, depende de su estructura molecular y en particular del número de átomos de carbono que forman su molécula.

Los hidrocarburos que contienen de uno a cuatro átomos de carbono son gases a la temperatura ordinaria, siendo estos los más improtantes desde el punto de

vista de la contaminación atmosférica, ya que favorecen la formación de las reacciones fotoquímicas.

Ozono (O3)

El ozono es una forma alotrópica del oxígeno. Su fórmula química es O3. En condiciones normales es un gas incoloro de olor picante característico. Posee un gran poder oxidante y gran tendencia a transformarse en oxígeno.

Las concentraciones de ozono a nivel del suelo son muy pequeñas, incrementándose rápidamente con la altura. Su presencia en la parte baja de la atmósfera se debe, sobre todo, a la acción fotoquímica de las radiaciones solares, en presencia de NOx y HC.

Anhídrido carbónico (CO2)

El anhídrido carbónico o dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro, no tóxico, más denso que el aire, que se presenta en la atmósfera en concentraciones que oscilan entre 250 y 400 ppm.

En realidad no puede considerarse como contaminante en sentido estricto ya que no es tóxico, y se halla en atmósferas puras de modo natural. No obstante, por los posibles riesgos que entraña su acumulación en la atmósfera, como consecuencia de las alteraciones producidas en su ciclo por las actividades humanas que pudieran dar lugar a una modificación del clima de la Tierra, lo consideramos como sustancia contaminante.

Metales tóxicos

Los metales son elementos químicos que generalmente se hallan presentes en la atmósfera en muy bajas concentraciones.

Una de las consecuencias más graves de la presencia de metales tóxicos en el ambiente es que no son degradados, ni química ni biológicamente, por la naturaleza, lo que origina su persistencia en ella. Esta persistencia lleva a la amplificación biológica de los metales en las cadenas tróficas. Como consecuencia de este proceso, las concentraciones de metales en los miembros superiores de la cadena pueden alcanzar valores muy superiores a los encontrados en la atmósfera.

Entre los metales tóxicos más importantes por sus efectos sobre la salud del ser humano están el mercurio (Hg) y el plomo (Pb). La cantidad de plomo en el aire ha experimentado un marcado aumento como consecuencia de las actividades humanas, siendo las concentraciones de plomo en las áreas urbanas de 5 a 50 veces superiores que en las áreas rurales.

Contaminantes Secundarios: Aquellos originados en el aire por la interacción entre dos o más contaminantes primarios, o por sus reacciones con los componentes naturales de la atmósfera. Por ejemplo:

ozono (O3), peroxiacetil-nitrato (PAN), hidrocarburos (HC), sulfatos (SO4), nitratos (NO3), ácido sulfúrico (H2SO4), material particulado (PM) , entre otros.También hay especies contaminantes que pueden ser emitidas directamente y/o se forman durante su transporte aéreo. Por ejemplo, los hidrocarburos, el material particulado, entre otros

Contaminación fotoquímica

La contaminación fotoquímica se produce como consecuencia de la aparición en la atmósfera de oxidantes, originados al reaccionar entre sí los óxidos de nitrógeno, los hidrocarburos y el oxígeno en presencia de la radiación ultravioleta de los rayos del sol. La formación de los oxidantes se ve favorecida en situaciones estacionarias de altas presiones (anticiclones) asociados a una fuerte insolación y vientos débiles que dificultan la dispersión de los contaminantes primarios.

El mecanismo de formación de los oxidantes fotoquímicos es complejo, realizándose por etapas a través de una serie de reacciones químicas. El proceso completo puede ser simplificado en las tres etapas siguientes:

Formación de oxidantes a través del ciclo fotolítico del NO2

NO2 + Radiación ultravioleta --->NO + O O + O2 --> O3

O3 + NO --> NO2 + O2

Formación de radicales libres activos. La presencia en el aire de hidrocarburos hace que el ciclo fotolítico se desequilibre al reaccionar éstos con el oxígeno atómico y el ozono generado, produciendo radicales libres muy reactivos.

O3 + 3HC --> 3HCO-

Formación de productos finales. Los radicales libres formados reaccionan con otros radicales, con los contaminantes primarios y con los constituyentes normales del aire, dando lugar a los contaminantes fotoquímicos según las reacciones:

HC-3 + HC --> Aldehídos, ketonas, etc.

HCO2 + NO2 --> Nitratos de peroxiacilo (PAN)

La mezcla resultante de todas estas sustancias da lugar a la denominada contaminación fotoquímica o «smog fotoquímico», tipo Los Angeles, como normalmente se le conoce, debido a que fue en esta ciudad californiana donde se observó por primera vez. Este tipo de contaminación se presenta cada vez con más frecuencia en las grandes ciudades de los países industrializados, siendo muy interesante el estudio de la variación durante el día de la concentración de los contaminantes que intervienen en el mecanismo de formación de los oxidantes fotoquímicos.

En las primeras horas de la mañana se produce una intensa emisión de hidrocarburos (HC) y óxido nítrico (NO) al comenzar la actividad humana en las grandes ciudades (encendido de las calefacciones y tráfico intenso). El óxido nítrico (NO) se oxida a óxido nitroso (NO2) aumentando la concentración de este último en la atmósfera. Las concentraciones superiores de NO2 unido a que la radiación solar se va haciendo más intensa, ponen en marcha el ciclo fotolítico del NO2, generando oxígeno atómico que al transformarse en ozono conduce a un aumento de la concentración de este elemento y de radicales libres de hidrocarburos. Estos, al combinarse con cantidades apreciables de NO, producen una disminución de este compuesto en la atmósfera. Este descenso en la concentración de NO impide que se complete el ciclo fotolítico aumentando rápidamente la concentración de ozono (O3).

A medida que avanza la mañana la radiación solar favorece la formación de oxidantes fotoquímicos, aumentando su concentración en la atmósfera. Cuando disminuyen las concentraciones de los precursores (NOx y HC) en la atmósfera, cesa la formación de oxidantes y sus concentracciones disminuyen al avanzar el día. De aquí que la contaminación fotoquímica se manifieste principalmente por la mañana en las ciudades.

Lluvia ácida 

Se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno, el dióxido de azufre y el trióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas, calderas de calefacción y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo que contengan azufre. En interacción con el agua de la lluvia, estos gases forman ácidos nítricos, ácido sulfuroso y ácido sulfúrico. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida.Los contaminantes atmosféricos primarios que dan origen a la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, siendo trasladados por los vientos cientos o miles de kilómetros antes de precipitar en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve, niebla o neblina. Cuando la precipitación se produce, puede provocar importantes deterioros en el ambiente.La lluvia normalmente presenta un pH de aproximadamente 5.65 (ligeramente ácido), debido a la presencia del CO2atmosférico, que forma ácido carbónico,

H2CO3. Se considera lluvia ácida si presenta un pH menor que 5 y puede alcanzar el pH del vinagre (pH 3). Estos valores de pH se alcanzan por la presencia de ácidos como el ácido sulfuroso, H2SO3, ácido sulfúrico, H2SO4, y el ácido nítrico, HNO3. Estos ácidos se forman a partir del dióxido de azufre, SO2, trióxido de azufre, SO3, y el trióxido de nitrógeno que se convierten en ácidos.Los hidrocarburos y el carbón usados como fuente de energía, en grandes cantidades, pueden también producir óxidos deazufre y nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo.

Una gran parte del SO2 (dióxido de azufre) emitido a la atmósfera procede de la emisión natural que se produce por las erupciones volcánicas, que son fenómenos irregulares. Sin embargo, una de las fuentes de SO2 es la industria metalúrgica. El SO2 puede proceder también de otras fuentes, por ejemplo como el sulfuro de dimetilo, (CH3)2S, y otros derivados, o como sulfuro de hidrógeno, H2S. Estos compuestos se oxidan con el oxígeno atmosférico dando SO2. Finalmente el SO2 se oxida a SO3 (interviniendo en la reacción radicales hidroxilo y oxígeno) y este SO3 puede quedar disuelto en las gotas de lluvia, es el de las emisiones de SO2 en procesos de obtención de energía: el carbón, el petróleo y otros combustibles fósiles contienen azufre en unas cantidades variables (generalmente más del 1 %), y, debido a la combustión, el azufre se oxida a dióxido de azufre.

S + O2 → SO2

Los procesos industriales en los que se genera SO2, por ejemplo, son los de la industria metalúrgica. En la fase gaseosa el dióxido de azufre se oxida por reacción con el radical hidroxilo por una reacción intermolecular.

SO2 + OH· → HOSO2· seguida por HOSO2· + O2 → HO2· + SO 3

En presencia del agua atmosférica o sobre superficies húmedas, el trióxido de azufre (SO3) se convierte rápidamente en ácido sulfúrico (H2SO4).

SO3(g) + H2O (l) → H2SO4(l)

Otra fuente del óxido de azufre son las calderas de calefacción domésticas que usan combustibles que contiene azufre (ciertos tipos de carbón o gasóleo).

Adelgazamiento de la capa de ozono

Uno de los grandes problemas causados por las reacciones que tienen lugar entre los contaminantes de la atmósfera es el de la disminución de la capa de ozono de la estratosfera como consecuencia de la descarga de determinadas sustancias a la atmósfera.

El ozono contenido en la estratosfera se puede descomponer a través de una serie de reacciones cíclicas en las que intervienen radicales que contienen hidrógeno y nitrógeno. El ozono se puede descomponer también por absorción de radiación ultravioleta, produciendo oxígeno atómico y molecular.

Como consecuencia de estas reacciones de producción y destrucción se forma una capa de ozono cuyo espesor varía cíclicamente, tanto diaria como estacionalmente. Se han detectado como potencialmente peligrosas para la capa de ozono, tres tipos de actividades humanas:

Generación de gran cantidad de óxidos de nitrógeno emitidos por los aviones supersónicos como el Concorde y los cohetes espaciales.

Producción de óxidos nitrosos como resultado de la acción desnitrificadora de las bacterias en el suelo. Los óxidos nitrosos son productos relativamente estables que pueden persistir en la troposfera, llegando a alcanzar la estratosfera donde se pueden descomponer en óxido nítrico que es activo en la destrucción del ozono. Esta es probablemente la principal fuente del óxido de nitrógeno presente en la estratosfera y el principal agente de destrucción del ozono en el ciclo natural.

Finalmente, los átomos libres de cloro pueden producir la destrucción del ozono a través de una serie de reacciones. La presencia de estos átomos de cloro en la estratosfera se debe a las reacciones que sufren los clorofluorcarbonos cuando se dispersan en la atmósfera. En las últimas décadas dos de estos productos, el CF2Cl2 y el CFCl3 se han utilizado con gran profusión como refrigerantes en la industria y especialmente como propelentes de las aspersiones ("spray"), debido a su alta estabilidad química, baja toxicidad y no ser inflamables. Su estabilidad química es la que permite la migración de estos productos hasta la estratosfera, en la que se descomponen como consecuencia de la radiación ultravioleta produciendo átomos de cloro.

5. PROCEDENCIA DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

Vehículos

Los automóviles y los camiones liberan grandes cantidades de óxidos de nitrógeno, óxidos de carbono, hidrocarburos y partículas al quemar la gasolina y el gasóleo. 

Centrales térmicas e industria

Las centrales térmicas y otras industrias emiten la mayoría de las partículas y de los óxidos de azufre, además de cantidades importantes de los otros contaminantes. Los tres tipos de industria más contaminante, hablando en

general, son la química, la metalurgia y siderurgia y la papelera. En definitiva la combustión de combustibles fósiles, petróleo y carbón, es responsable de la mayoría de las emisiones y la industria química es la principal emisora de productos especiales, algunos muy dañinos para la salud. Otra fuente importante de contaminación atmosférica suele ser la destrucción de los residuos por combustión.

6. EMISIONES MINERAS A LA ATMÓSFERA

La minería produce una serie de emisiones a la atmósfera, en diferentes formas, tanto sólidas (polvo, fundamentalmente durante las voladuras, pero también durante la carga y el transporte), gases (pirometalurgia, escapes de vehículos, gases liberados durante algunos procesos concretos), ruidos (voladuras, maquinaria, lanza térmica), y onda aérea.

Emisiones sólidas:

El polvo emitido por la minería tiene su origen en la disgregación de las rocas durante su preparación, o en el levantamiento de partículas de los caminos durante los procesos de transporte (camiones pesados).

En el primer caso, el origen del polvo a su vez puede variado:

·        Puede ser producido durante una voladura. A su vez, si procede de minería subterránea, se emitirá a la atmósfera a partir de uno o varios puntos definidos: las chimeneas de ventilación y los pozos de circulación de aire. Si procede de explotaciones a cielo abierto, provendrá de todo un frente de explotación, más o menos extenso (decenas de metros de longitud). En cualquier caso, es prácticamente imposible evitar su

emisión, puesto que afectará, por principio básico, a roca seca, sin posibilidad de un humedecimiento rápido que evite la dispersión. Solo en la minería subterránea podría evitarse su salida, mediante filtros en los puntos de salida. Desafortunadamente tales filtros tienden a ser evitados para favorecer la rapidez de la limpieza del polvo generado en el interior de la mina durante la voladura. La composición de este polvo será la misma que la de la roca volada, con lo que a menudo se tratará de roca con componentes minerales “problemáticos”, conteniendo minerales oxidables, con metales pesados, etc.

·        Puede ser el polvo generado durante el proceso de carga. En este caso puede ser más sencilla su retención, simplemente mediante el regado de los frentes de carga durante el proceso. La composición es la misma que en el caso anterior, es decir, la correspondiente a la de la mineralización y/o su roca de caja.

·        Otra posibilidad corresponde al polvo generado durante el proceso de transporte, en su doble vertiente de polvo que pueda escaparse del elemento de transporte (camión o cinta transportadora, fundamentalmente) y polvo levantado por el medio de transporte (solo en el caso de los camiones). En el caso de los camiones, se produce una mezcla entre partículas procedentes del yacimiento y las procedentes de la pista, aunque en ambos casos es relativamente sencillo evitar parcialmente el problema, cubriendo adecuadamente la caja del camión (problemático en los de mayores dimensiones), o regando la carga, así como mediante el riego continuo de la pista de rodadura. En el caso de las cintas, hay que trabajar también con material humedecido, o recurrir a instalaciones de mayor coste, cerradas para evitar los escapes de polvo.

·        Otra fuente muy importante de polvo son los procesos de molienda. Aquí es fundamental disponer de una instalación adecuada que evite en lo posible los escapes de polvo, puesto que no suele ser posible trabajar con material húmedo, al menos en las instalaciones convencionales.

Gases:

Las emisiones mineras de gases a la atmósfera pueden ser de varios tipos:

·        Gases de combustión de la maquinaria implicada en el proceso minero. Son los gases habituales ligados a la combustión de hidrocarburos: gasolinas, diesel, pero que al implicar a maquinaria pesada, suelen ser de gran volumen. En algunos casos, se minimiza a través de la utilización de grandes equipos eléctricos, con el inconveniente de su menor autonomía (dúmpers tipo trolebús, palas eléctricas, LHDs). En otros casos, el problema se puede minimizar a través de un mantenimiento adecuado de los motores, para disminuir en lo posible las emisiones.

·        Gases liberados durante el proceso de extracción. Los más comunes son los que se liberan en la explotación del carbón, fundamentalmente CO2 y CO y el famoso grisú, mezcla altamente explosiva de metano y aire. También entran en esta categoría los gases contenidos en las aguas que se explotan para la obtención de energía geotérmica, aunque puede haber otros, correspondientes a gases contenidos en determinadas mineralizaciones, siempre en cantidades poco significativas, por lo general.·        Gases implicados en las voladuras. Son consecuencia de la deflagración del explosivo, aunque su volumen no suele ser tan importante como para producir efectos de consideración.·        Gases implicados en procesos directamente relacionados con la actividad minera: combustión de carbón (COx, NOx, SOx), pirometalurgia (SO2).

Aerosoles:

Como ya se ha indicado, la formación de aerosoles cargados en compuestos que puedan representar un riesgo ambiental puede darse durante la explotación, pero sobre todo, durante procesos de hidrometalurgia. Estos procesos implican el riego por aspersión de pilas de mineral con compuestos a menudo de alta toxicidad (sulfúrico para la extracción de algunos elementos, como el cobre; cianuro para la extracción del oro), con lo cual la presencia de viento puede favorecer la dispersión de estos aerosoles a grandes distancias. Actualmente se empieza a emplear sistemas de riego que eviten este fenómeno: sistemas tipo “gota a gota”, a través de conducciones internas de la pila de lixiviación, más que mediante riego por aspersión.

Ruido:

La minería contribuye a este tipo de contaminación mediante diversos mecanismos:

·        Voladuras. Las explosiones implicadas en éstas producen un ruido de intensidad muy alta, aunque de escasa duración, que solamente puede ser evitado como molestia a las personas localizando las poblaciones  a distancia suficiente de las explotaciones mineras, lo cual a veces no es posible. Dado el “valor localizado” de la minería: “el yacimiento está donde está y punto”, la situación inversa (traslado de la mina) no es posible.·        Tráfico pesado. Los vehículos implicados en la minería a cielo abierto producen ruidos continuos de cierta intensidad, que es necesario atenuar mediante medidas de protección individuales para los trabajadores en proximidad inmediata al proceso de carga y transporte. También un mantenimiento adecuado de la flota de vehículos debe contribuir a atenuar este factor.·        Otra maquinaria. La maquinaria de preparación de menas (plantas de flotación, fundamentalmente) es también a menudo fuente de ruidos importantes. En este caso, un diseño adecuado de las instalaciones, con pantallas acústicas entre ellas y las áreas más pobladas, así como la

utilización de medidas adecuadas de protección individual atenúan esta problemática.·        Otros ruidos. En determinados casos pueden existir otras fuentes de ruido: martilleo en cantería, corte con lanza térmica, etc. En cada caso, el estudio de su problemática debe permitir su atenuación en lo posible.

Onda aérea:

La onda aérea se produce como consecuencia de las explosiones de las voladuras, y es una onda de presión generada por la energía de rotura de ésta, que se propaga por el aire atenuándose con la distancia, generando las vibraciones que se manifiestan fundamentalmente en los cristales.

Como medida de prevención, y siempre y cuando las condiciones del terreno lo permitan, se puede diseñar la explotación de forma que parte de la topografía original se preserve, creando un efecto pantalla frente a este efecto, así como con respecto al ruido.

7. CONCLUSIONES:

La atmosfera es uno de los principales mecanismos de defensa para la vida y es esencial para la supervivencia de esta. Es donde se interrelacionan los factores bióticos y abióticos y desarrollan una serie de procesos durante su vida; además es ahí donde se desarrollan diferente procesos químicos que contribuyen y otros perjudican en su composición.

La atmosfera se ve alterada en su estructura composición y sobre todo en la función que desempeña al ser emitidos en exceso contaminantes que son intolerables por esta, reaccionando desfavorablemente para la salud y el medio ambiente. Las actividades de desarrollo tanto social como económico generan gran cantidad de contaminantes que son

emanados indiscriminadamente a la atmosfera contribuyendo de esta manera en su deterioro y degradación.

Una de las principales actividades y la que contribuye más en la contaminación de la atmosfera es la minería, degradando a esta a través de una serie de procesos que realiza, principalmente en la tronadura y voladura de la roca y en el proceso de fundición.

La minería es la actividad que degrada con mayor magnitud a la composición y funcionamiento de la atmosfera alterando su propiedad físicas, químicas y la más importante la propiedad de conservar la vida en la tierra.

8. BIBLIOGRAFIA:

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