Composición y Contaminación de la Atmósfera Terrestre

La Atmósfera Terrestre

La atmósfera es la capa gaseosa que rodea la superficie terrestre. Su origen, composición y estructura están íntimamente ligados al proceso de formación de la Tierra. Según la teoría planetesimal, los procesos de acreción y el choque de meteoritos mantuvieron, durante millones de años, la Tierra en un estado de fusión. Esto permitió que los elementos pesados (Ni y Fe) se hundieran hacia el centro formando el núcleo, los más ligeros (silicatos) emigraron a la superficie formando la corteza, y los materiales intermedios formaron el manto. Los gases y partículas más ligeras formaron la atmósfera primitiva.

Estructura y Composición de la Atmósfera

Se pueden distinguir varias capas en la atmósfera. Atendiendo a su composición química, hablamos de homosfera y heterosfera:

Homosfera

Se extiende desde la superficie terrestre hasta una altura de 80 km. Las proporciones de los gases son constantes: 78% nitrógeno, 21% oxígeno, 0.93% argón, 0.035% dióxido de carbono y pequeñas cantidades de otros gases, vapor de agua y polvo en suspensión.

Heterosfera

Se extiende desde los 80 km de altitud hasta el límite exterior de la atmósfera y no tiene una composición de gases uniforme. Se distinguen varias subcapas según el gas predominante: 100-200 km (nitrógeno molecular), 200-1000 km (oxígeno atómico), 1000-3500 km (helio) y más allá (hidrógeno atómico).

Atendiendo al comportamiento térmico, encontramos:

Troposfera

Capa inferior donde la temperatura desciende con la altura a un ritmo de 6.5ºC/km (gradiente térmico vertical), hasta la tropopausa donde alcanza -70ºC. La altura varía: 16-17 km en el Ecuador y 8 km en los polos. Contiene el 75% de la masa atmosférica y casi todo el vapor de agua y partículas en suspensión. Aquí ocurren los fenómenos meteorológicos.

Estratosfera

Se extiende desde la tropopausa hasta los 50 km. Concentra la mayor parte del ozono atmosférico (ozonosfera, entre 15 y 35 km). La temperatura aumenta de -70ºC a 17ºC debido a la absorción de radiación ultravioleta por el ozono.

Mesosfera

Desde la estratopausa hasta 80 km. La temperatura disminuye hasta -90ºC en su límite superior.

Termosfera/Ionosfera

Desde la mesopausa hasta más de 500 km. En la base, predomina N2, O2 y O. Por encima de 200 km, predomina O atómico. Absorbe rayos X y gamma, alcanzando hasta 1500ºC. Aquí ocurren las auroras boreales.

Exosfera

Más allá de 500 km. Atmósfera tenue formada por átomos de O, H y He, que pueden escapar al espacio.

Contaminación Atmosférica

Tipos de Contaminantes y Fuentes

Según la ley española 38/1972, la contaminación atmosférica es la presencia de materias o energía que implican riesgo o daño. Se distingue entre:

• Contaminación química: gases y partículas químicas.
• Contaminación física: formas de energía.
• Contaminación biológica: microorganismos, esporas, polen.

Las fuentes emisoras son:

• Naturales: procesos geológicos, biológicos y atmosféricos.
• Antropogénicas: actividades humanas (combustión, procesos industriales).

Contaminación Química

Se clasifican en:

• Primarios: emitidos directamente a la atmósfera.
• Secundarios: generados por transformación química de primarios.

Contaminantes Primarios

• Partículas o aerosoles: sustancias suspendidas, líquidas o sólidas, menores a 500 μm.
• Dióxido de azufre (SO2): gas corrosivo, generado por combustión de sustancias con azufre.
• Óxidos de nitrógeno (NOx): NO y NO2, formados por oxidación del nitrógeno a altas temperaturas.
• Dióxido de carbono (CO2): gas incoloro, inodoro, no tóxico, pero asfixiante en altas concentraciones.
• Monóxido de carbono (CO): gas tóxico, producido por combustiones incompletas.
• Hidrocarburos (HC): gases a temperatura ambiente, importantes en oxidación fotoquímica.
• Metales pesados: emitidos por combustión o incineración, no degradables.
• Compuestos halogenados: cloro o flúor, CFCs.
• Compuestos orgánicos volátiles (COVs): tóxicos, cancerígenos, en pesticidas e incineración de PVC.

Contaminantes Secundarios

• Ozono troposférico (O3): por oxidación fotoquímica de NOx e hidrocarburos.
• H2SO4 y HNO3: formados a partir de SO2 y NO2 con agua.
• NO3: oxidación de NO2 por ozono.
• PAN (nitratos de peroxiacilo): reacciones fotoquímicas de hidrocarburos.

Contaminación Física

• Radiaciones ionizantes: rayos X y gamma, alteran biomoléculas.
• Radiaciones no ionizantes: rayos UV, infrarrojos, microondas.
• Ruido: sonido excesivo y molesto.

Efectos de la Contaminación

Dependen de la concentración, tiempo de exposición y sensibilidad. Afectan a:

• Salud humana: problemas respiratorios, asfixia, mutaciones, cáncer, alteraciones nerviosas.
• Vegetación: reduce crecimiento, clorosis, pérdida de hojas.
• Materiales: alteraciones químicas, corrosión, decoloración.
• Medio ambiente: smog, lluvia ácida, destrucción de la capa de ozono, efecto invernadero.