Aerosol

Contaminación por aerosol en la India septentrional y Bangladés.

En ingeniería ambiental, se denomina aerosol a un coloide de partículas sólidas o líquidas suspendidas en un gas. El término aerosol se refiere tanto a las partículas como al gas en el que las partículas están suspendidas. El tamaño de las partículas puede ser desde 0,002 µm a más de 100 µm, esto es, desde unas pocas moléculas hasta el tamaño en el que dichas partículas no pueden permanecer suspendidas en el gas al menos durante unas horas.[1] 

La notación PM (del inglés particulate matter, materia particulada) se utiliza para referirse a las partículas suspendidas que forman parte del aerosol. La notación PM10 se refiere a las partículas que pasan a través de un cabezal de tamaño selectivo para un diámetro aerodinámico de 10 μm con una eficiencia de corte del 50%, mientras para que PM2,5 representa partículas de menos de 2,5 µm de diámetro aerodinámico.[1] De forma análoga pueden utilizarse otros valores numéricos.

La generación de aerosoles puede ser de origen natural o debida a la actividad humana. Algunas partículas se dan de manera natural, las cenizas volcánicas, las tormentas de polvo, los incendios forestales y de pastizales, y la pulverización de agua marina. Las actividades humanas, como la quema de combustibles y la alteración de la superficie terrestre también generan aerosoles. En términos globales, los aerosoles artificiales generados por las actividades humanas, representan aproximadamente el 10%[ cita requerida] del total de aerosoles en nuestra atmósfera.

Origen y composición

Los aerosoles atmosféricos pueden ser originados de forma natural o antropogénica. Algunas de estas partículas son emitidas directamente a la atmósfera (emisiones primarias) y otras son emitidas como gases que al reaccionar forman partículas en la atmósfera (emisiones secundarias). La composición de las partículas de un aerosol depende de la fuente donde son generadas.

Las mayores fuentes naturales son los volcanes, las tormentas de polvo y los incendios forestales y de pastizales. La pulverización de agua marina también es una gran fuente de aerosoles aunque la mayoría de estos caen al mar cerca de donde fueron emitidos.

La mayor fuente de aerosoles debida a la actividad humana es la quema de combustibles en motores térmicos para el transporte y en centrales termoeléctricas para la generación de energía eléctrica, además del polvo generado en las obras de construcción y otras zonas de tierra donde el agua o la vegetación ha sido removida.

La composición química de los aerosoles afecta directamente a la forma en que interactúa la atmósfera con la radiación solar. Los componentes químicos de los aerosoles alteran el índice de refracción global de la atmósfera. El índice de refracción determina la cantidad de luz que es dispersada y la que es absorbida.

Pulverización de agua marina

La pulverización del agua marina es considerada como la segunda fuente más importante de aerosoles a nivel global. Las partículas procedentes de la pulverización del agua marina tienen la misma composición que el agua del mar: agua y sustancias como cloruro sódico, sales de magnesio, calcio, potasio y sulfatos. Además los aerosoles de origen marino pueden contener compuestos orgánicos. Estos aerosoles no absorben la luz solar.

Polvos minerales

Los polvos minerales son aerosoles atmosféricos originados por la erosión de la corteza terrestre y su posterior dispersión en el aire. Están constituidos principalmente de óxidos ( SiO 2, Al2O3, FeO, Fe2O3, CaO, y otros) y carbonatos ( CaCO3, MgCO3) que constituyen la corteza terrestre. Estos aerosoles absorben la luz solar.

Las emisiones de polvos minerales a nivel mundial se estiman en 1000-5000 millones de toneladas por año,[2] de las cuales la mayor parte se atribuye a los desiertos. El desierto del Sáhara es la principal fuente de polvo mineral, que es dispersado en el mar Mediterráneo y el Caribe hacia el norte de América del Sur, América Central, América del Norte y Europa. El desierto de Gobi es otra gran fuente de polvo mineral, que afecta a Asia oriental y al oeste de América del Norte.

Aunque este tipo de aerosoles generalmente se considera de origen natural, se estima que alrededor del 30%[ cita requerida] de la carga de polvos minerales en la atmósfera podría atribuirse a las actividades humanas a través de la desertificación y la utilización indebida de tierras.

Compuestos de azufre y de nitrógeno

Las partículas secundarias se derivan de la reacción de los gases primarios, como los óxidos de nitrógeno (NOx) y de azufre en ácido nítrico (gaseoso) y ácido sulfúrico (líquido). La generación de la materia a partir de la cual se originan los aerosoles secundarios, puede ser de origen antropogénico (a partir de la combustión de combustibles fósiles) o de origen biogénico natural. En presencia de amoníaco, los aerosoles suelen adoptar la forma de sales de amonio, principalmente sulfato de amonio y nitrato de amonio, secos o en solución acuosa. En ausencia de amoníaco, los compuestos secundarios toman forma de ácido como ácido sulfúrico (aerosoles de gotas de líquido) y ácido nítrico (gas en la atmósfera) por la combinación con el vapor de agua de la atmósfera. Los aerosoles de sulfatos y nitratos son fuertes dispersores de la luz.[3]

Merece especial atención el N2O, que transmite la radiación de alta frecuencia pero refleja la radiación de baja frecuencia.

Materia orgánica

Los aerosoles de materia orgánica pueden ser primarios o secundarios. Los secundarios se derivan de la oxidación de compuestos orgánicos volátiles (COV, o VOC del inglés Volatic Organic Compounds). El material orgánico en la atmósfera puede ser de origen biogénico o antropogénico. Los aerosoles de materia orgánica influyen en el comportamiento de la atmósfera ante la radiación, algunos dispersándola y otros absorbiéndola.

Otro tipo importante de aerosol lo constituye el carbono elemental (también conocido como negro de carbono). Este tipo de aerosoles tienen una alta absortancia de la luz y se cree que favorecen el efecto invernadero.

El metano (CH4) no forma aerosoles pues es un gas, pero es uno de los gases de efecto invernadero considerados en el protocolo de Kyoto. En algunas estadísticas se distinguen las emisiones de compuestos orgánicos volátiles excluyendo el metano como NMVOC (del inglés Non-Methane Volatile Organic Compounds).

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