1.1 Antecedentes de la contaminación del aire.

1.1 Contaminación del aire: una visión ¡muy generalizada!

Hoy que empezamos el curso de Prevención y control de contaminación de aire, nos viene a la mente, en primera instancia, a los gases que emiten las industrias y los automóviles. Sin embargo, hay mucho que está en juego en la contaminación del aire. Muchas veces no es una contaminación de carácter antropogénico. Por ejemplo, las constantes exhalaciones de cenizas y gases altamente tóxicos que ha venido emitiendo el volcán Popocateptl pueden modificar los niveles de estos contaminantes en la regiones aledañas (y tal vez no tan cercanas) al Popo.

Antes de entrar de lleno en esta materia es conveniente tener en claro el término contaminación. Una definición, que me pareció adecuada, puede ser la siguiente.

La contaminación es el cambio indeseable en las características físicas, químicas y/o biológicas del aire, el agua o el suelo que puede afectar de manera adversa la salud, la supervivencia o las actividades de los humanos o de otros organismos[1]

Y, por otro lado, ¿cómo definimos a la ingeniería ambiental? Debemos de recordar que Ingeniería es una profesión que aplica la ciencia y las matemáticas para emplear las propiedades de la materia y las fuentes de energía en crear o mejorar estructuras, máquinas, productos, sistemas y procesos. La ingeniería ambiental, por lo tanto, emplea los mismos principios que cualquier ingeniería pero tiene como principales funciones[2]:

· Resolver problemas de sanamiento ambiental local, nacional, continental y mundial

· Controlar la contaminación de aire, agua y suelo

· Reciclar agua residual y residuos sólidos

· Evaluar el impacto ambiental

· Controlar enfermedades propagados por artrópodos

· Eliminar los riesgos a la salud de origen industrial

· Proveer la sanidad adecuada en áreas urbanas, rurales y recreativas

· Determinar los efectos de los avances tecnológicos sobre el ambiente.

1.1.1. La problemática ambiental, ¿qué tan grave es?

¡Híjole! Parece ser que es demasiado grave. El aumento de la población y el avance tecnológico versus los deshechos originados por la quema de combustibles fósiles y por, muchas otras emisiones gaseosas y particuladas de tipo atropogénico o naturales, trae consigo un incremento de la contaminación del aire. Por ejemplo, se sabe que las personas que habitan en ciudades altamente contaminadas tienen más probabilidades de padecer cáncer u otras enfermedades crónicas degenerativas. Además de acuerdo con un estudio publicado en 2010[3], el 80% de la población respira continuamente material particulado PM2.5 (partículas suspendidas menores a 2.5 µm). En efecto, los autores exponen que este porcentaje de la población habita en una ambiente con una concentración mayor a 10 µg/m³, es decir, una concentración superior a lo estable

cido por la OMS. Peor aún, entre el 40 y 50% de la población vive en regiones que exceden por mucho este límite, i.e. 35 µg/m³.

En la Figura 1.1 se representa la relación (h) anual entre el material particulado y los aerosoles (partículas de tamaño coloidal en un gas).

Figura 1.1. Relación anual de material particulado PM2.5 y areosoles³.

1.1.2. Contaminación del aire, ¡una complejidad!

¿Apoco es tan compleja? A simple vista no lo parecería tanto. Sin embargo, sabemos que parte de la complejidad de estudiar la contaminación de aire radica en que se afectan todos los otros sistemas, es decir, el aire, el agua y el suelo. En efecto, en química ambiental se remarca esta problemática porque es necesario tomar en cuenta la interacción fisicoquímica de estos tres sistemas, Figura 1.2. Sin embargo, un contaminante puede que afecte más un sistema en particular, sin embargo, es muy probable que los demás sistemas también se vean afectados.

Figura 1.2. Interacciones aire, agua y suelo.

Por si fuera poco, si consideramos que cada región de nuestro planeta (ciudad, población, colonia, nación, continente) se ve afectada por el clima y la meteorología, entonces esta complejidad se incrementa.

Por desgracia, los nuevos productos químicos, entre ellos los plaguicidas, que se han empleado durante décadas sin evaluar adecuadamente los efectos en el ambiente y la salud, han causado enormes problemas medioambientales y de salud. Desafortunadamente, la situación ambiental se agrava conforme la variedad y cantidad de contaminantes que depositan en los diferentes sistemas aumentan considerablemente, mientras que la capacidad de estos mismos sistemas (aire, agua y suelo) para asimilar los desperdicios es limitada.

1.1.3. Perturbaciones ambientales

Antes de la urbanización existían pequeñas sociedades principalmente agrícolas, Figura 1.3. Las personas vivían en relativa armonía con la naturaleza. Los desperdicios de animales y humanos se devolvían al suelo como fertilizantes. Había pocos problemas de contaminación de agua, de suelo o de aire. Es decir, se mantenía un equilibrio entre los deshechos y la comunidad, y por ello no se generaban problemas ambientales.

Figura 1.3 Ciclo de los residuos de una sociedad agrícola[1]

Con el incremento de la población y las grandes ciudades empezaron los problemas de contaminación ambiental. Se descuidó el abastecimiento de agua y la eliminación de los residuos. Esto ocasionó enfermedades transmisibles por la ingesta de agua. A pesar de que durante la revolución industrial se tenía presente esta problemática, los problemas ambientales no mejoraron. Por el contrario, la industrialización provocó una mayor urbanización. Todavía hoy en día estos dos fenómenos son la causa fundamental de la contaminación de aire y de agua. En la Figura 1.4 se muestra el ciclo de eliminación de residuos para una sociedad industrializada. Se observa que estos residuos contribuyen a la contaminación de los sistemas aire, agua y suelo.

Sin embargo, el avance tecnológico y la necesidad de conservación del medioambiente han permitido también la implementación de procesos de tratamiento de aguas residuales, manejo de residuos peligrosos, convertidores catalíticos en automóviles, etc.

A pesar de que los tres sistemas de estudio aire, agua y suelo, interactúan constantemente, es pertinente que estudiemos cada uno de ellos a detalle. En este curso, nos enfocaremos específicamente al sistema aire, específicamente a la prevención y al control de la contaminación del mismo. Para ello, contamos con un programa de estudio y un cronograma de los temas a tratar durante este emocionante curso.

1.1.4. Impactos ambientales atmosféricos

En las Tablas 1.1, 1.2 y 1.3 se enlistan algunos impactos ambientales de la urbanización, la industrialización y las principales fuentes de energía, respectivamente, que propician la contaminación de la atmósfera.

Figura 1.4 Ciclo de los residuos de una sociedad industrializada [1]

Tabla 1.1. Impactos ambientales atmosféricos de sector urbano

Tabla 1.2 Impacto ambiental atmosférico de algunos sectores industriales

Tabla 1.3. Impactos ambientales atmosféricos de las principales fuentes de energías no renovables

1.1.4. Legislación ambiental

Es necesario investigar qué normas nacionales e internacionales existen en materia de contaminación atmosférica. En Sitios de Interés encontrarán datos interesantes al respecto. O aqui http://www2.epa.gov/regulatory-information-topic/air#commonpollutants

[1] Henry, J. G. y Heinke, G.W., Ingeniería Ambiental, Prentice Hall, 2ª Edición, México, 1999,800p.

[2] Davis, M.L. y Masten J.S., Ingeniería y Ciencias ambientales, McGraw-Hill, 3ª edición, 2005, 744p

[3] van Donkelaar, A., R. V. Martin, M. Brauer, R. Kahn, R. Levy, C. Verduzco, y P. J. Villeneuve, Global Estimates of Exposure to Fine Particulate Matter Concentrations from Satellite-based Aerosol Environmental Health Perspectives., 118(6), 2010, 847. Se puede acceder desde aquí: http://ehp03.niehs.nih.gov/article/fetchArticle.action?articleURI=info%3Adoi%2F10.1289%2Fehp.0901623