Es un hecho claramente demostrado que las actividades antrópicas, con mayor fuerza a partir de la revolución industrial, han venido perturbando la mezcla natural de gases atmosféricos. Los gases contaminantes de la atmósfera representan un peligro al ambiente, de importante consideración, particularmente dada su capacidad de alterar el clima. La escala de estos problemas es global, y cualquier posibilidad de aliviarlos se basa primeramente en el entendimiento de la estructura y funcionamiento de los ciclos biogeoquímicos de la tierra y de cómo el hombre interfiere con ellos.
Desde fines de los años 1950, en EE.UU. se llevan registros de los cambios y fluctuaciones en la concentración de varios gases atmosféricos. También el análisis de burbujas de estos gases atrapados en capas de hielo, en el Antártico y en Groenlandia, han permitido conocer sus fluctuaciones , principalmente las del CO2, lográndose obtener información de tiempos tan remotos como 60.000 años A.C.
Como constituyentes de la mezcla de gases atmosféricos, que han recibido mayor atención debido a su capacidad de alteración de las funciones de la atmósfera terrestre se encuentran los siguientes:
Dióxido de carbono (CO2): la literatura especializada señala que el CO2 atmosférico ha incrementado
exponencialmente desde un nivel de 270 a 280 ppm por volumen (corres-pondiente a la época preindustrial alrededor del año 1750) hasta cerca de 350 ppmv en 1989, teniéndose que para el año 2000 el nivel puede elevarse a 560 ppmv o más (Boyle y Ardill, 1989; Barbier, 1989). Houghton y Woodwell (1989) señalan que desde el año 1860, la temperatura global promedio se ha incrementado entre 0,5°C a 0,72°C y que la tendencia al calentamiento es propensa a acelerarse.
La mayor parte del CO2 antropogénico resulta de la combustión de hidrocarburos. La quema de bosques,
selvas y sabanas probablemente contribuye con 1/3 del total del CO2 atmosférico (Bolin et al., 1986,
citados por Barrow, 1991). De acuerdo con Gribbin (1988), cerca de la mitad del CO2 producido por el
hombre es absorbido por algunos sumideros naturales que lo sacan de manera efectiva del sistema. Entre estos sumideros del CO2 se tiene: la fijación como carbono orgánico del suelo; la incorporación como
material calcáreo esquelético por el plancton marino, el cual es señalado como el sumidero principal; la fijación e incorporación en el tejido de las plantas por la vegetación terrestre; la absorción y precipitación como sedimentos carbonatados por el agua del mar (Barrow, 1991).
Monóxido de carbono (CO): después del CO2es el segundo más abundante de los que han sido llamados
gases invernadero. Los niveles de este gas en la atmósfera son más altos en los meses de invierno en las latitudes altas, donde ocurre una combustión incompleta del carburante de los motores de vehículos es otra fuente importante de este gas. Las emisiones probablemente se están incrementando entre 1 y 5% por año (Rambler et al., 1989)
Este tipo de gas es peligroso para humanos y animales a causa de su reacción con la hemoglobina para formar carboxihemoglobina, la cual no tiene la capacidad de la hemoglobina de cargar O2, por lo cual es
causa de fallas respiratorias.
En contacto con el suelo, el gas CO es rápidamente absorbido y oxidado a CO2 por ciertos tipos de
microorganismos. En la atmósfera, el CO es usualmente oxidado y convertido en CO2 por reacción con O2,
O3, N2O o con NO2 (Tan, 1994).
Oxidos de nitrógeno: nitrógeno (N2), óxido nitroso (N2O), óxido nítrico (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2)
son constituyentes comunes del aire atmosférico. La mezcla de NO y NO2 es usualmente referida como
NOx (Manahan, 1975). Nitrógeno (N2) es el constituyente del aire más abundante (aproximadamente 78%).
En contraste, los gases de óxido de nitrógeno están presentes solamente en muy pequeñas cantidades. Por ejemplo, bajo condiciones normales, la concentración de N2O en la atmósfera es de 0,25 mg/ L. Sin
embargo, debido a la revolución industrial la concentración de gases de óxidos de nitrógeno en la atmósfera se ha incrementado 10 o más veces. El NO2 es liberado naturalmente por bosques y sabanas y también por
la actividad humana que implica el uso de fertilizantes nitrogenados artificiales, el uso de combustibles y la quema de biomasa. También hay algún aporte proveniente de desechos animales y humanos, y del plancton marino.
Se ha reportado que los niveles preindustriales de NO2 eran alrededor de 285 partes por millardo por
volumen; habiéndose elevado dicho valor a 305 para 1989. Globalmente, el NO2 se está incrementando,
aproximadamente, entre 0,2 y 0,3% por encima de los niveles naturales (Boyle y Ardill, 1989; Rambler et al., 1989).
Recuadro 1.2 (Continuación)
Metano (CH4):tal como el CO2 este gas absorbe radiación infrarroja de la superficie de la tierra, pero es
entre 6 y 25 veces más efectivo en subir la temperatura, de la capa más baja de la atmósfera, que el CO2
(Pearce, 1989). Las emisiones de metano también afectan la tasa de formación de ozono estratosférico (Barrow, 1990).
El metano producido a través de la descomposición biológica por microorganismos bajo condiciones anaerobias tal como las que existen en pantanos, los campos inundados para el cultivo de arroz, el aparato digestivo del ganado (en promedio una vaca genera unos 200 g/día de CH4). Estimaciones realizadas
(Rambler et al., 1989) señalan que durante los últimos 150-200 años los niveles atmosféricos globales de CH4 han subido de 0,65 ppmv a 1,5-1,7 ppmv y se están incrementando entre 1 y 2% por año.
Azufre y óxido de azufre: el azufre (S) y sus óxidos, producidos por la industria, son frecuentemente referidos como azufre antropogénico a diferencia del azufre natural emitido por los volcanes activos, cuyas emisiones erráticas e impredecibles en ocasiones alcanzan magnitudes considerables (Barrow, 1991). Actualmente gran preocupación ha sido expresada con relación a la abundante liberación de S y sus óxidos a la atmósfera por las actividades industriales. El azufre también puede entrar al aire por procesos biológicos bajo la forma de H2S. La cantidad de SO2 liberada en la atmósfera por la industria se ha estimado
en 65 x 106 Mg/ha x año, y aproximadamente 200 kg/ha de S son depositados en el suelo, desde el aire, en áreas altamente industrializadas de Europa, la parte Este de Norte América y partes del Este de Asia. La cantidad, se ha indicado, sería tanto como la mitad de lo aportado por las fuentes naturales (Stevenson, 1986).
Los gases de azufre son particularmente dañinos al ambiente, al crecimiento de las plantas, animales y a la salud humana. La acidificación de la precipitación, un efecto importante de la presencia de estas substancias en la atmósfera, se discute en el Recuadro 1.3.
Clorofluorocarbonos (CFC): estos compuestos son generalmente señalados responsables antropogénicos de los “hoyos en la capa de ozono”, y también se les acredita como muy efectivos gases invernadero, al punto de que una molécula de los tipos más comunes de CFC hace el mismo efecto de 10.000 moléculas de CO2 (Gribbin, 1988).
Dada la persistencia de los CFC y las vastas cantidades de estos gases que se han dispersado, que es poco lo que se puede hacer para reducir de manera inmediata el agotamiento del ozono. Sin embargo, es vital tomar medidas para evitar daños adicionales, las cuales incluyen utilizar propelentes sustitutos de los CFC en latas de aerosoles, extintores de incendios y fluidos para refrigeradores y acondicionamiento de aire, entre otros. Barrow (1991) señala que se necesitaría probablemente una reducción del 85% o más en emisiones de CFC para tan solo lograr una estabilización de los niveles ozono en la atmósfera, esto considerando los niveles alcanzados en 1988.
Los gases de SO2 y NO2 con la humedad de la atmósfera forman ácidos que
pueden producir lluvia con un pH tan bajo como 2 (Likens y Borman, 1974). La acidez anormal de la precipitación (Recuadro 1.3) es señalada como responsable de la destrucción de vastas áreas boscosas y de la erradicación de especies en muchos lagos y reservorios; los suelos son generalmente afectados en forma menos drástica (Environment Canadá, 1984). Los suelos exhiben una CIC que los provee de un poder amortiguador capaz de adsorber el exceso de protones provenientes de la lluvia ácida. Sin embargo, un prolongado impacto provocado por la lluvia ácida puede saturar esta capacidad amortiguadora de los suelos (Tan, 1994). El efecto invernadero (Recuadro 1.4) y la destrucción de la capa de ozono (Recuadro 1.5) son otros problemas ambientales que resultan de la emisión acelerada de gases contaminantes.
Recuadro 1.3