Aerosol
En l'àmbit migambiental i de l'ingenieria ambiental, es denomina aerosol, o aerosol atmosfèric, a les partícules sòlides o líquides que es troben suspeses, en estat estacionario, en l'aire o un atre gas.[1] Estes partícules es troben presents tant en atmòsfera interiors com a exteriors i depenent del tipo o cantitat, poden aplegar a jugar un important paper migambiental, en alguns casos en impacte advers en la salut humana i en atres organismes vius. Generalment, estes partícules es troben en estat coloidal i el seu tamany varia des de 0,002 µm fins a més de 100 µm de diàmetro; açò és, des d'unes poques molècules agregades a una gotícula de líquit, fins a un tamany suficientment gran, que fa que les partícules no puguen permanéixer suspeses en l'aire, retornant a la superfície terrestre en les següents hores, despuix de la seua emissió.
Orige i composició
[editar | editar còdic]Els aerosols atmosfèrics poden ser d'orige natural o antropogénico, és dir, produïts per l'activitat humana. Algunes d'estes partícules són emeses directament a l'atmòsfera (emissions primàries) i unes atres es produïxen per reaccions químiques entre gasos i atres substàncies contaminants emeses a l'atmòsfera (emissions secundàries) o per mig de processos de condensació i coagulació d'atres partícules de menor tamany al considerat com a aerosol. Per als aerosols atmosfèrics, existixen algunes notacions de caràcter tècnic relacionades en el diàmetro mig de la partícules. La notació PM10 es referix a les partícules que passen a través d'un cabezal de tamany selectiu per a un diàmetro aerodinàmic de 10 μm en una eficiència de cort del 50 %, mentres per a que PM2,5 representa partícules de menys de 2,5 µm de diàmetro aerodinàmic.[2] De forma anàloga poden utilisar-se atres valors numèrics.
Les majors fonts naturals d'aerosols atmosfèrics són l'activitat volcànica (cendres volcàniques) i les tormentes de pols procedents de zones desérticas o de sols erosionats. També la vegetació i els microorganismes emeten substàncies químiques que poden aplegar a produir aerosols d'orige secundari quan no, partícules d'orige primari com els polen. Atres fonts naturals d'aerosols en l'atmòsfera són els incendis d'orige natural (boscs, sabanes, etc.) i l'aerosol marí, produït per la pulverización de l'aigua oceànica generada pel vent o en chocar contra les roques costeres.
Respecte a l'aerosol d'orige antropogénico, la major font d'aerosols deguda a l'activitat humana és la crema de combustibles en l'indústria i en motors tèrmics per al transport aixina com en centrals termoelèctriques per a la generació d'energia elèctrica. Atres fonts d'emissió procedixen de la fundició de metals com a coure o zinc, la producció de ciment, ceràmica i rajoles, ademés de la pols generada en les obres de construcció, pedreres i mineria a cel obert. Alguns dels principals components que desprenen són sulfat, nitrat i aerosols orgànics.
S'estima que el fluix anual d'aerosols atmosfèrics pot aplegar a alcançar els 3000 M de tonellades mètriques sent el principal contribuent, la mar i els oceans.[3]
| Aerosol | Natural (N)
Antropogénico (A) |
Fluix anual (Mt*) |
|---|---|---|
| Aerosol marí | N | 1000 - 1500 |
| Pols mineral | 100
- 750 | |
| Incendis forestals
i de praderies |
35
- 100 | |
| Emissions volcàniques | N | 50 (molt variable) |
| Meteorits | N | 1 |
| Crema de combustibles | 50 | |
| Condensació | 1500 | |
| Mt = 1 000 000 tonellades (un milló de tonellades) | ||
La composició química dels aerosols afecta directament a la forma en que interactua l'atmòsfera en la radiació solar i el contingut d'aigua líquida. Els components químics dels aerosols alteren l'índex de refracció global de l'atmòsfera. L'índex de refracció determina la cantitat de llum que és dispersada i la que és absorbida. Aixina, les partícules de menys de 0,1 μm produïxen dispersió de la llum per l'efecte de dispersió Rayleigh, mentres que les que tenen un tamany entre 0,1 i 1 μm, donen lloc a efectes d'interferència, lo que genera perduda de visibilitat i refredat de l'aire.[4]
Aerosol marí
[editar | editar còdic]El principal responsable de la formació de l'aerosol marí és el vent, ya que este aerosol es produïx per pulverización del aigua marina en trencar les ones, be per choc entre elles, be per choc contra les roques costeres. L'agitació i les turbulències associades arrastren aire en la consegüent formació de bombetes que una volta en la superfície, en entrar en contacte en l'atmòsfera, esclaten lliberant infinitat de chicotetes gotes (gotículas) que s'incorporen a les masses d'aire pròxim en moviment.[5] L'aerosol marí és considerat com una de les principals fonts d'aerosol atmosfèric. Respecte a la composició d'este aerosol, esta està relacionada en la composició de l'aigua de la mar, sent els seus principals components, aparte de l'aigua no evaporada, present en la gotícula, el clorur sòdic, cantitats menors de sales de magnesi, calcio, potassi i sulfats. Ademés, els aerosols d'orige marí poden contindre composts orgànics. Estos aerosols no absorbixen la llum solar encara que poden donar lloc a fenomens de dispersió (brumas i boires terreres). Com és de supondre, la major concentració d'aerosol marí en l'aire es dona en les zones oceàniques i en les zones costeres, decreixent des de la llínea de costa cap a l'interior.
Pols mineral
[editar | editar còdic]La pols mineral conforma un dels més freqüents aerosols atmosfèrics i té el seu orige en l'erosió de la corfa terrestre i la seua posterior dispersió en l'aire. Les emissions de pols mineral a nivell mundial s'estimen en 1000-5000 millons de tonellades per any,[6] de les quals la major part s'atribuïx als deserts. El desert del Sàhara és la principal font de pols mineral, que és dispersat en la mar Mediterrànea i el Carib cap al nort d'Amèrica del Sur, América Central, Amèrica del Nort i Europa. El desert de Gobi és una atra gran font de pols mineral, que afecta a Àsia oriental i a l'oest d'Amèrica del Nort.
Sobre la composició química d'este aerosol, esta depén del seu orige. Aixina, la pols sahariana, té pràcticament la mateixa composició que les arenes del desert d'orige, a pesar de que s'haja traslladat centenars o mils de quilómetros. Lo mateixa ocorre en la pols en suspensió , que procedent del desert de Gobi, afecta a les illes de Japó. En general, la pols mineral està constituït principalment d'òxits (SiO2, A el2O3, LLEIG, Fe2O3, CaO, i uns atres) i carbonat (CaCO3, MgCO3) que constituïxen la corfa terrestre. Estos aerosols absorbixen la llum solar i també produïxen fenomens de dispersió de la llum.
Encara que este tipo d'aerosols generalment es considera d'orige natural, s'estima que al voltant del 30 % de la càrrega de pols mineral en l'atmòsfera podria atribuir-se a les activitats humanes a través de la desertificación i l'utilisació indeguda de terres.[7]
Composts de sofre i de nitrogen
[editar | editar còdic]Els composts de sofre i nitrogen emesos a l'atmòsfera solen ser gasos, com a H2S, SO2, NO, N2O, que per reaccions secundàries poden aplegar a formar aerosols secundaris. Les emissions primàries poden ser d'orige antropogénico (a partir de la crema de combustibles fòssils) o d'orige biogénico natural.
- Òxits de sofre
Aproximadament la mitat del diòxit de sofre emés a l'atmòsfera retorna a la superfície terrestre abans que haja tingut temps de reaccionar per a produir atres contaminants secundaris. El restant, sofrix diferents reaccions d'oxidació, en les que casi sempre estan implicats radicals hidroxilo lliures que, despuix de vàries etapes, terminen donant lloc a qualsevol forma de sulfat, encara que donada la major presència d'aigua en l'atmòsfera, en la majoria dels casos serà àcit sulfúric:[8]
La presència d'àcit sulfúric en els aerosols atmosfèrics genera boires àcides conegudes com "smog" gris o industrial. Este aerosol és més persistent en l'atmòsfera que el SO2, podent permanéixer en l'aire durant vàries semanes, sent traslladat pels vents a llargues distàncies i generant fenomens de pluja àcida en llocs humits i plujosos o donant lloc a aerosols de sulfat que es depositen sobre la superfície terrestre i que rep el nom de deposición seca, quan afecta a zones d'escassa pluviometria. En qualsevol dels dos casos, donada la gran reactivitat d'estes substàncies, el seu efecte sobre els ecosistemes pot aplegar a ser devastador.
Atres composts de sofre, com el sulfur d'hidrogen (H2S) o atres espècies sulfurades, també sofrixen processos d'oxidació que, despuix de diferents processos químics, terminen com a àcit sulfúric. Els composts sulfurats són emesos a l'atmòsfera de forma natural per acció de determinats organismes microbianos. Tant el sulfur d'hidrogen com atres sulfur (orgànics o inorgànics) són oxidados pels radicals hidroxilo (HO•), produint radicals HS•, molt reactius, que ràpidament reaccionen en l'oxigen per a produir òxit de sofre:[8]
El oxido de sofre contínua els seus processos d'oxidació, a sovint en l'intervenció de radicals lliures, fins a terminar en trióxido de sofre, el precursor de l'àcit sulfúric i els sulfat.
- Òxits de nitrogen i smog fotoquímic
Els tres òxits de nitrogen que habitualment poden trobar-se en l'atmòsfera són l'òxit nitroso (N2O), el monòxit de nitrogen (NO) i el diòxit de nitrogen (NO2). El primer d'ells es produïx de forma natural a partir de processos biològics d'desnitrificación en sol i oceans.[9] Este compost és poc reactiu a nivell troposfèric i desapareix en alcançar l'estratosfera, a on les reaccions fotoquímiques juguen un important paper. També contribuïx al efecte hivernàcul. Sobre el NO i NO2, encara que també poden tindre orige natural, la seua presència en l'aire es deu principalment a activitats antropogénicas, per lo que són considerats contaminants i tractats de forma conjunta com NOx (conjunt del òxit nítric i el diòxit de nitrogen). L'emissió de composts NOx es produïx, principalment, en els processos de combustió interna dels motors dels vehículs. Encara que el nitrogen atmosfèric és molt poc reactiu en condicions normals, no ocorre lo mateix en l'interior dels motors d'explosió, a on la temperatura en l'interior del pistón pot alcançar els 2500 °C a pressions de 40 atm. En estes condicions, una chicoteta cantitat del nitrogen de l'aire es oxida a NO, que és expulsat, junt en el restant de gasos de combustió, pel tubo d'escape. Una volta en l'aire, el monòxit de nitrogen es oxida a diòxit de nitrogen en un procés relativament llent, que pot durar des d'uns minuts a vàries hores. La rapidea d'este procés està, com a tants processos en la química atmosfèrica, relacionat en la presència de determinats radicals lliures. Aixina, si una molècula de NO es troba en un radical hidroperóxido, la reacció és molt ràpida:
Encara que també pot formar-se per reacció en substàncies molt oxidants, com l'ozon troposfèric:
Una volta format, l'oxidació, facilitada per la presència de radicals hidroxilo, pot continuar fins a formar àcit nítric:
L'àcit nítric pot precipitar en la pluja, contribuint al fenomen de la pluja àcida, o pot reaccionar en els innumerables òxits metàlics presents en l'aerosol atmosfèric, en els que formen nitrat que s'incorporen a la fracció d'aerosol mineral. Un atre efecte secundari de la presència d'òxits de nitrogen (NOx), és la formació del smog fotoquímic. En presència de determinats composts orgànics volàtils (VOC's) procedents d'hidrocarburs no cremats, que poden ser emesos també per vehículs, o de dissolvents i combustibles que es poden evaporar fàcilment durant els processos de repostaje i en la colaboració de l'ozon troposfèric i de la radiació solar, molts d'estos composts orgànics es nitran, format nitrocompuestos i donant lloc a un aerosol molt característic en forma de bruma de color pardo-groguenca.
Els aerosols de sulfat i nitrat són forts dispersores de la llum.[10]Mereix especial atenció el N2O, que transmet la radiació d'alta freqüència pero reflectix la radiació de baixa freqüència.
Matèria orgànica
[editar | editar còdic]Els aerosols de matèria orgànica poden ser primaris o secundaris. Els secundaris es deriven de l'oxidació de composts orgànics volàtils (COV). El material orgànic en l'atmòsfera pot ser d'orige biogénico o antropogénico. Els aerosols de matèria orgànica influïxen en el comportament de l'atmòsfera davant la radiació, alguns dispersant-la i uns atres absorbint-la.
Un atre tipo important d'aerosol ho constituïx el carbono elemental (també conegut com a negre de carbono). Este tipo d'aerosols tenen una alta absorbancia de la llum i es creu que favorixen l'efecte hivernàcul.
El metà (CH4) és el més abundant i important dels hidrocarburs atmosfèrics, és un contaminant primari format de manera natural per reaccions anaeròbiques del metabolisme, desapareix de l'atmòsfera en reaccionar en radicals OH, formant principalment ozon, és un dels gasos d'efecte hivernàcul considerats en el protocol de Kyoto. En algunes estadístiques es distinguixen les emissions de composts orgànics volàtils excloent el metà com NMVOC (de l'anglés Senar-Methane Volatile Organic Compounds).
Permanència de les partícules en suspensió
[editar | editar còdic]Varis són els factors que determinen el temps de permanència d'estes partícules en suspensió en el sí de l'aire, sent el tamany un dels paràmetros més importants. En general, les partícules relativament grans retornen ràpidament a la superfície terrestre despuix de la seua emissió a l'atmòsfera. La major part de les partícules de diàmetro superior a 10 µm solament poden sustentar-se en l'aire per mig de forts corrents convectivas ascendents o vents de certa velocitat, per lo que, generalment, es depositen més ràpit, en una vida mija en l'atmòsfera de sol minuts o hores i presenten major variabilitat espacial.[11] Les partícules més chicotetes (de menys de 2,5 μm de diàmetro) tenen periodos de vida mija en l'atmòsfera de dies a semanes, viagen distàncies de 100 quilómetros o més. Les partícules en tamanys intermijos, entre 0.01 i 1 µm són capaces de permanéixer suspeses en l'aire durant llarcs periodos de temps, de varis mesos, lo que facilita el seu trasllat i difusió atmosfèrica mogudes pels vents. Per últim, si les partícules són molt chicotetes (<0,02 µm) el seu temps de permanència en l'aire també és molt curt, de l'orde d'unes poques hores, ya que coagulan ràpidament per colisió en atres partícules o incrementen el seu tamany per fenomens de condensació, a sovint favorits pel descens de la temperatura o per l'aument de la humitat relativa.[3]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «aerosol». RAE.
- ↑ Directiva 1999/30/CE del Consell de 22 d'abril de 1999 relativa als valores llímit de SO2, NO2 i NOx, partícules i Pb en l'aire ambiente DOUE L 163 de 29.6.1999
- ↑ 3,0 3,1 VanLoon, Gary W.; Duffy, Stephen J. (2005). «Cap. 6 Atmospherics aerosols», Environmental chemistry: a global perspective, 2nd ed edició (en en), Oxford University Press. OCLC ocm60130425. ISBN 978-0-19-927499-4.
- ↑ Manahan, Stanley E. (2007). «Cap. 9.2.- Efectes de les partícules», Introducció a la química ambiental, Reimpr edició, Barcelona: Reverté Eds. [o.a.]. ISBN 978-84-291-7907-1.
- ↑ Bolletí de la Societat Espanyola d'Hidrologia Mèdica.24(1)
- 8-18.ISSN 0214-2813.Consultat el 21-04-2024.
- ↑ Climate Change 2001: Working Group I: The Scientific Basis. Chapter 5. Aerosols, their Direct and Indirect Effects [1] archivat en Wayback Machine. (en anglés) IPCC
- ↑ «nostres-cases-66445850 8-2-3 els aerosols destructors del planeta en les nostres cases» (en és). és.slideshare.net. Consultat el 6 de novembre de 2018.
- ↑ 8,0 8,1 VanLoon, Gary W.; Duffy, Stephen J. (2005). «Cap. 5.3 Atmospheric production of sulfuric acid», Environmental chemistry: a global perspective, 2nd ed edició (en en), Oxford University Press. OCLC ocm60130425. ISBN 978-0-19-927499-4.
- ↑ Echarri Luis. «Tema 7 Contaminació atmosfèrica» (en espanyol). Archivat des d'el original, el 8 de maig de 2016. Consultat el 14 de decembre de 2016.
- ↑ Informe de el IPCC [2] archivat en Wayback Machine.
- ↑ WHO.Consultat el 14 de decembre de 2016.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Aerosol» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.