TALLER NÚMERO 5
IMPACTOS HUMANOS EN EL CLIMA
ASTRID JOHANNA CRISTANCHO GELVES
COD: 1.094.243.821
1. Comentar los factores que pueden producir cambio climático natural.
a. Variaciones en la orbita terrestre: los movimientos de rotación y de traslación de la Tierra cambian en períodos largos de tiempo lo que produce cambios en el clima por variaciones en la distribución estacional y latitudinal de la radiación solar entrante. Tres características de los movimientos de la Tierra en órbita alrededor del Sol han sido consideradas como factores que influyen en la cantidad de radiación solar incidente en superficie y su distribución con la latitud, El astrónomo Milankovitch formuló un modelo matemático que considera estas variaciones en la órbita terrestre, llamados ciclos de Milankovitch.
b. Variabilidad solar: un aumento de la energía recibida del Sol produce un calentamiento en el sistema tierra - atmósfera.
c. Tectónica de placas: Los continentes están continuamente reubicándose, con movimientos muy lentos acercándose o alejándose hacia el Ecuador, los polos o en otra dirección, produciéndose lentos cambios en el clima.
d. Actividad volcánica: Cambia la reflectividad de la atmósfera y reduce la radiación solar que llega a la superficie de la Tierra.
2. ¿Que es el efecto invernadero y cuales son los criterios para que un gas se considere como de invernadero?
La atmósfera de la Tierra está compuesta de muchos gases. Los más abundantes son el nitrógeno y el oxígeno (este último es el que necesitamos para respirar). El resto, menos de una centésima parte, son gases llamados "de invernadero". No los podemos ver ni oler, pero están allí. Algunos de ellos son el dióxido de carbono, el metano y el dióxido de nitrógeno. El efecto de calentamiento que producen los gases se llama efecto invernadero: la energía del Sol queda atrapada por los gases, del mismo modo en que el calor queda atrapado detrás de los vidrios de un invernadero.
Se llaman gases invernadero porque son los principales responsables del efecto invernadero, y siempre han tenido un papel determinante en la temperatura de la Tierra y en la habitabilidad del planeta.
3. ¿Qué efectos tienen el vapor de agua, los CFC y el O3 en la temperatura de la Tierra (o de su atmósfera)?
- Vapor de agua: Si aumenta el vapor de agua puede aumentar la cobertura nubosa; ocasionando dos efectos: una retroalimentación negativa porque el aumento de la cobertura nubosa puede aumentar el albedo y la reflexión de la luz solar, disminuyendo la cantidad de calor que llega al suelo para calentar la atmósfera y una retroalimentación positiva porque el vapor de agua absorbe la radiación terrestre y la reemite a la superficie, que de otra forma se perdería al espacio.
- CFC: El mecanismo a través del cual atacan la capa de ozono es una reacción fotoquímica: al incidir la luz sobre la molécula de CFC, se libera un átomo de cloro con un electrón libre, denominado radical Cloro, muy reactivo y con gran afinidad por el ozono, rompiendo la molécula de éste último. La reacción es catalítica, se estima que un sólo átomo de cloro destruye hasta 30.000 moléculas de ozono.
- Ozono: es cuatro veces más efectivo en el efecto invernadero que el dióxido de carbono y contribuye con un 6% al calentamiento global. Su razón de incremento es similar a la del dióxido de carbono, se produce naturalmente en la estratosfera debido a efectos fotoquímicos de la luz solar sobre las moléculas de oxigeno.
4. ¿Qué efectos tendría el aumento esperado de la temperatura por efecto invernadero?
- Alteración en la distribución de las reservas de agua que pueden afectar, las actividades agrícolas y forestales por déficit, o producir desbordes de ríos e inundaciones por exceso.
- Aumento del nivel del mar, por el derretimiento de los hielos polares, lo que produciría la inundación de tierras costera actualmente al nivel del mar.
- Mayor frecuencia e intensidad de los huracanes por mayores temperaturas del océano, cambios en las trayectorias normales de los sistemas ciclónicos y en la distribución de lluvias asociadas.
5. Describir como se altera la circulación del océano y de la atmósfera durante El Niño. Hacer el mismo análisis para el caso de La Niña.
El fenómeno del Niño se denomina al calentamiento de las aguas que se inicia en el Océano Pacífico Tropical occidental, cerca de Australia e Indonesia, donde la temperatura de las aguas superficiales se eleva unos grados por encima de lo normal, este máximo de temperatura se desplaza hacia el Este y alrededor de seis meses después, llega a la costa de América del Sur. El desplazamiento del máximo va acompañado de un enfriamiento relativo en el Pacífico tropical nor-occidental, cerca de Indonesia, en la atmósfera se produce una alteración en la presión atmosférica, que baja en el lado este del Pacífico sur y sube en el oeste, a esta oscilación de presión se le llama Oscilación del Sur (OS), lo cual forma un sistema océano – atmósfera que se denomina El Niño - Oscilación del Sur, ENOS (o ENSO en inglés), indicando al conjunto de alteraciones en el océano y en la atmósfera.
El fenómeno de La Niña se produce cuando la temperatura de la superficie del mar en el océano Pacífico tropical disminuye a valores menores que lo normal. Durante la fase positiva de la OS la presión es relativamente más alta en el Pacífico sur oriental, en torno al dominio del anticiclón del Pacífico Sur. Cuando las rarezas en la fase positiva alcanzan valores significativos, fortaleciéndose el Anticiclón del Pacífico Sur, el comportamiento de las variables atmosféricas y oceánicas muestran las características típicas del fenómeno de la niña.
6. Describa la relación entre la Oscilación del Sur y El Niño.
Las presiones altas centradas en la isla de Pascua (en el Pacífico suroriental) provocan bajas presiones en el otro extremo del pacífico (Indonesia y norte de Australia), durante el verano austral se producen lluvias intensas en estas últimas regiones, mientras que en el litoral de Perú y Chile se produce una nueva sequía, cuando se conjuga un episodio intenso del Niño con la oscilación del sur, se invierte la situación con bajas presiones en el Pacífico oriental y altas presiones en el Pacífico occidental, lo que origina intensas lluvias en el litoral desértico de América del Sur y una sequía extrema en Indonesia, provocando a la ves alteraciones importantes en el clima de extensas áreas del planeta. Debido a la correlación entre el Niño y la oscilación del sur el episodio recibe el nombre de ENSO (El Niño- Oscilación del Sur). Este episodio ocurre cuando la diferencia de presión atmosférica entre el este y el oeste del pacífico ecuatorial es muy pequeña, con unos vientos alisios muy débiles, lo que desencadena una serie de fenómenos muy complejos.
7. Explique los procesos que originan el calentamiento en la estratosfera.
Destrucción de la capa de ozono: Es un componente de la atmósfera, que se encuentra en muy pequeña cantidad, con una distribución no uniforme y un máximo en la estratosfera. El ozono absorbe los rayos ultravioletas del Sol, que son dañinos para todo tipo de vida sobre la Tierra, por lo que el ozono en la atmósfera actúa como una capa protectora de la biosfera. Como el ozono se concentra en la estratosfera, la absorción de energía del Sol en el rango UV produce el calentamiento de esta capa de la atmósfera.
8. ¿Cuál es la causa del agujero de ozono en la Antártica?
El agujero de ozono aparece en la Antártica debido a que en el invierno del hemisferio sur se forma en la estratosfera el vórtice polar, un sistema de vientos del oeste muy intensos y estable que rodea la Antártica, donde quedan atrapados los CFC que se elevaron hasta la estratosfera. Durante la noche polar, la temperatura del aire en este vórtice es muy baja, formándose partículas de hielo llamadas nubes estratosféricas polares, que actúan químicamente como catalizador para formar moléculas de cloro, Cl2, que se liberan de los CFC. Al comienzo de la primavera, la luz solar separa al cloro molecular en sus átomos de cloro, Cl, que son los que destruyen al O3, disminuyendo su concentración, formándose el agujero de ozono antártico.
9. Describir los mecanismos para detener la destrucción del O3 en la estratosfera
Disminuir o eliminar por completo la producción de CFC, ya que estos son muy estables y pueden permanecer en la atmósfera por aproximadamente 100 años.
Elegir productos que posean compuestos con menor Potencial de Destrucción de Ozono, tales como los hidroclorofluoro-carbonados (HCFC) o aquéllos que no reaccionan con el ozono, como los hidrofluorocarbonados (HFC).
10. ¿Qué es el PH de una sustancia y que relación tiene con la lluvia ácida?
El pH es una medida convencional de la acidez o basicidad de soluciones acuosas. Por definición el pH de una solución es igual al logaritmo negativo de la concentración de los iones hidronio en la solución. Químicamente el agua destilada (neutra) tiene un PH 7. El PH de una sustancia puede variar (logaritmicamente) entre 0 y 14. Sustancias con PH <> 7) se llaman alcalinas. Como el PH se gradúa en escala logarítmica, un valor de PH 4 es 10 veces más ácido que uno de PH 5 y 100 veces (10x10) más ácido que otro de PH 6. Como el agua de lluvia está en equilibrio con el CO2 atmosférico, normalmente tiene un PH aproximadamente igual a 5,5, que se considera como agua no contaminada
11. Haga un análisis de los procesos industriales que producen la lluvia ácida.
La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con el óxido de nitrógeno y el dióxido de azufre emitido por fábricas, centrales eléctricas y automotores que queman carbón o aceite. Esta interacción de gases con el vapor de agua forman el ácido sulfúrico y los ácidos nítricos sustancias químicas que caen a la tierra en forma de precipitación o lluvia ácida. La lluvia ácida presenta un pH menor (más ácido) que la lluvia normal o limpia. Constituye un serio problema ambiental ocasionado principalmente por la contaminación de hidrocarburos fósiles. Estos contaminantes son liberados al quemar carbón y aceite cuando se usan como combustible para producir calor, calefacción o movimiento (gasolina y diesel). La lluvia ácida se forma generalmente en las nubes altas donde el SO2 y los NOx reaccionan con el agua y el oxígeno, formando una solución diluida de ácido sulfúrico y ácido nítrico. La radiación solar aumenta la velocidad de esta reacción.
12. Enuncie las distintas maneras de evitar la lluvia ácida.
Es necesario disminuir y descartar la quema de combustibles fósiles en las plantas generadoras de electricidad y en los hogares.
Otra manera de reducir los efectos de la contaminación con SO2 es purificar los gases antes de liberarlos a la atmósfera, con diversos procedimientos químicos.
13. Sugiera alguna forma de reducir la formación del smog fotoquímico.
Usar hábitos de desplazamiento que permitan limitar el uso de los automóviles.
Implementar el uso de combustibles como el bioetanol, que disminuyan la carga de contaminantes al ambiente, de manera que las emisiones que estos realicen no contribuyan a la formación de smog.
Equipar a los automóviles con convertidores catalíticos, que se han diseñado para oxidar el CO y los hidrocarburos crudos a CO2 y H2O y para reducir el
NO, NO2, N2 y O2.
Cubrir los radiadores de los autos con un catalizador de platino, Pt, que puede purificar el aire que circula dentro y convertir el O3 y el CO en O y CO2.
Caminar, usar bicicleta o usar transporte público, para reducir la formación de contaminantes primarios, apagar el motor del auto en trancotes.
14. ¿Cuáles son los contaminantes primarios y secundarios?
Los contaminantes primarios más abundantes son el monóxido de carbono, CO, oxido de nitrógeno, NO, e hidrocarburos crudos emitidos por los escapes de los vehículos. Los contaminantes secundarios, que están formados SO2, NO2, O3 y otros gases, responsables de la formación del smog.
15. El ozono ¿es beneficioso o es perjudicial? Analizar.
El ozono se puede considerar beneficioso porque absorbe la radiación UV proveniente del Sol, si no fuera así y los rayos UV alcanzaran la superficie de la Tierra, y el planeta sería inhabitable para la mayoría de las especies de vida que conocemos, porque es una radiación biológicamente nociva.
Se considera perjudicial porque es uno de los componentes del smog fotoquímico y en altas concentraciones cerca de superficie es un contaminante dañino para la salud, presentando efectos negativos para los seres humanos, una corta exposición a niveles elevados de O3 produce una irritación en los ojos y pulmones, y exposiciones a niveles moderados de O3, pero de largo plazo, producen efectos crónicos. En campos cultivados, retarda el crecimiento de las hojas dañando las plantas y arbustos. En las ciudades produce daños materiales en gomas, plásticos y pinturas.
16. ¿Cuáles son los principales contaminantes de los interiores y su origen?
Monóxido y Dióxido de carbono: las fuentes son estufas a gas, leña, calefactores, humo de tabaco. El CO2 no es un gas tóxico, pero tiene efecto asfixiante, su concentración en lugares cerrados puede ser tan alta como 2000 ppm, cuando en el exterior es sólo de 3 ppm,
El Radón, el cual se detecta en los hogares construidos sobre terrenos que cubren depósitos de uranio, producto del decaimiento del Uranio 238
El formaldehído (HCHO) es un líquido desagradable, una sustancia orgánica volátil, que se libera de las resinas utilizadas en los materiales de construcción y mueblería, como madera enchapada o espumas aislantes.
17. Explique porque el CO puede ser letal. [Una concentración de CO de 800ppm en volumen se considera letal para el ser humano. (a propósito, con ese dato puede estimar la cantidad de CO, en gramos, para su cocina).
El CO es un gas muy venenoso, ya que se une a la hemoglobina, que es el transportador de oxigeno en la sangre. Las moléculas de hemoglobina que se unen al CO no pueden transportar el oxígeno necesario para los procesos metabólicos, produciéndose el daño. Cuando una persona respira aire que contiene CO, la hemoglobina desplaza al oxígeno y transporta al CO en su lugar, por lo que se entrega menos oxígeno al cuerpo. Si una persona se expone a altos niveles de CO, puede experimentar dificultades al respirar o ligeros dolores de cabeza. Con una pequeña cantidad de CO que se inhale, se produce dolor de cabeza y fatiga, y cuando la mitad de las moléculas de hemoglobina forman un complejo con CO, puede ocurrir la muerte.
800 mg/L * (1gramo/1000 mg) = 0.8 gr/L
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