EL IMPACTO HUMANO SOBRE LA QUIMICA ATMOSFÉRICA
Enviado por Marlon Magaña • 20 de Febrero de 2018 • Documentos de Investigación • 16.216 Palabras (65 Páginas) • 156 Visitas
EL IMPACTO HUMANO SOBRE LA QUIMICA ATMOSFÉRICA
PJ Crutzen y J Lelieveld
Departamento de Química de la Atmósfera, Max-Planck de Química, D-55020
Mainz, Alemania; e-mail: air@mpch-mainz.mpg.de, lelieveld@mpch-mainz.mpg.de
Plabras claves actividades antropogénicas, los efectos sobre la atmósfera, la estratosfera
el agotamiento del ozono, la producción fotoquímica de ozono, agujero de ozono, CH4, NOx, CO,
HOx, ClOx
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Resumen Una visión general de las principales influencias antropogénicas sobre la química de la atmósfera. Las actividades industriales y agrícolas han alterado la composición química de la atmósfera en muchos aspectos importantes, que se reflejan especialmente en la distribución y las concentraciones de ozono en la troposfera y la estratosfera. Por un lado, como resultado de las emisiones de clorofluorocarbonos industriales, el ozono se ha agotado en formas principales inesperadas en la estratosfera polar. Por otra parte, sobre todo como resultado de las emisiones de NO, el ozono troposférico ha aumentado tanto en las regiones de latitudes medias industriales y en las latitudes bajas, en este último sobre todo debido a la quema de biomasa tropical. En el futuro, el crecimiento de las emisiones antropógenicas por las naciones en desarrollo tendrá un efecto adicional sobre el clima y la auto-limpieza (oxidación) de energía de la atmósfera.
INTRODUCCION
Aunque la atmósfera de la tierra consiste en gran parte de N2 y O2, estos gases no desempeñan un papel directo significativo en el clima de la Tierra. Debido a la abundancia y la larga vida útil de estos gases, que se miden en millones de años, las actividades humanas no pueden alterar significativamente su concentración atmosférica. Esto es un contraste para muchos, pero los gases más reactivos químicamente se discuten en esta revisión. La Química de la atmósfera y las propiedades de radiación son en gran medida determinadas por las pequeñas cantidades de gases y partículas de aerosol que han aumentado notablemente en el siglo XX como resultado de las actividades humanas (Brasseur et al, 1999). Por ejemplo, la abundancia de carbono, gas de efecto invernadero de dióxido (CO2) ha aumentado en un 30%, de 280 a 360 partes por millón, en volumen (ppmv), mientras que la de metano (CH4) se ha más que duplicado, de 0.7 a 1.8 ppmv, desde la época preindustrial. No hay duda de que estos cambios son causados por el uso de combustibles fósiles y las emisiones agrícolas. Aunque el CO2 juega un papel importante en el clima de la Tierra y como fuente de carbono en la fotosíntesis, no influye significativamente en la química de la atmósfera, que es el tema principal de esta revisión. Sin embargo, muchos otros gases, incluso mucho menos abundantes que el CO2, no influyen en la química atmosférica. Esta revisión se centra en los gases antropogénicos que afectan la capa de ozono (O3), un gas de efecto invernadero y un componente clave en la química de la atmósfera que es también en gran medida responsable de la protección de la biosfera contra los rayos UV nocivos y para la producción de hidroxilo (HO), el "Detergente" de la atmósfera. Así, considerando especialmente las diferentes repercusiones de las emisiones antropogénicas de los óxidos de nitrógeno, NOx (NO + NO2), en la estratosfera y el O3 troposférico y HO, así como la destrucción de O3 en la estratosfera por los gases industriales que contienen cloro, en particular CFCl3 y CF2Cl2 (freón 11 y 12 respectivamente).
Debido a la presencia de O2 como un componente grande atmosférico, la tierra se destaca como un ambiente oxidante, aunque el principal agente oxidante no es O2, pero O3, y más importante aún, HO. En general, la reducción y en parte, los gases oxidados, tanto de origen natural o antropogénico, se oxidan a especies de forma, que son más fáciles de retirar de la atmósfera por la lluvia o la captación por los suelos y la vegetación. La escala de tiempo de estos eventos determina críticamente la abundancia de gases y su distribución mundial. Es perfectamente concebible que la eficiencia de estos procesos de oxidación en el siglo pasado han cambiado, en particular, tanto el aumento de las emisiones y la disminución de los tiempos de vida de los gases cuando actúan en paralelo. Nosotros por lo tanto nos centraremos en los compuestos de la atmósfera que son químicamente reactivos ya que las concentraciones atmosféricas han cambiado significativamente como resultado de la acción humana en el siglo XX. Estamos especialmente interesados en la retroalimentación entre los procesos, ya que estos pueden dar lugar a respuestas del sistema no lineal que son difíciles de predecir, mientras que la clave para posibles sorpresas en el futuro, sea el desarrollo de la atmósfera terrestre.
QUÍMICA DE OZONO TROPOSFERICOS
La década de 1970 fue una década que vio muchos de los avances fundamentales en nuestra comprensión de la química tanto en la estratosfera y la troposfera (véase la revisión en Crutzen, 1979). Durante ese período también se hizo evidente que las actividades humanas afectan la química del ambiente de varias maneras, y que estos efectos se producen no sólo a nivel local, sino también en los planos regional e incluso global. Levy (1971) propone que durante la reacción con radicales HO casi todos los gases de la troposfera constituyen el principal proceso de eliminación, a pesar de una muy baja media mundial de la proporción de mezcla volumétrica.
O3 + hν → O* + O2 (λ ≤ 420 nm) (R1)
O* + H2O → 2HO (R2)
La gran importancia de la química del ozono en la troposfera se dio también durante este período. Crutzen (1973) demostró que el ozono troposférico no se origina principalmente de la estratosfera, como se supone generalmente, sino que es producido y destruido en gran parte dentro de la troposfera. Se prestó especial atención al papel de catalizador de NOx en la producción de ozono, por ejemplo, durante la oxidación de monóxido de carbono (CO) de CO2:
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