El ozono, su formación en la atmósfera como resultado de la combustión de hidrocarburos. Su efecto sobre la salud.

El ozono

Es una sustancia gaseosa. En 1781 Van Marum predijo su existencia cuando observó el olor del aire atravesado por descargas eléctricas, pero no fue descubierto hasta 1839 por Christian Schönbein que le dio el nombre de ozono. Su nombre deriva del griego ozein = oler. Se trata de un gas azul de olor metálico y picante, peligroso para la respiración pues ataca las mucosas, fácilmente reconocible. Se puede detectar durante las tormentas y cerca de equipos eléctricos de alto voltaje o que produzcan chispas. Es el caso de muchos motores eléctricos (por ejemplo, en las batidoras o en juguetes con un pequeño motor) cuando se producen las chispas en los contactos de las escobillas se produce ozono que podemos oler al acercarnos.

El ozono puede condensarse y, en este estado, se presenta como un líquido de color azul índigo muy inestable. También, si se congela lo podemos observar como un sólido de color negro-violeta. En estos dos estados es una sustancia muy explosiva dado su gran poder oxidante.

Su estado natural es el gaseoso y se encuentra en el aire, cerca de la superficie de la Tierra, en muy pequeñas cantidades, en una proporción aproximada de 20 partes por mil millones (ppmm) y en verano puede llegar a subir hasta las 100 ppmm.

Aunque el ozono fue estudiado por Marignac, Becquerel y Fremi,   no se determinó su estructura hasta 1863 cuando J. L. Soret demostró que se trataba de una forma alotrópica del oxígeno (O3). Su molécula está formada por tres átomos de oxígeno unidos con una geometría angular. De aquí deriva su nombre científico: trioxígeno.

Su formación en la atmósfera como resultado de la combustión de hidrocarburos

A pesar de su frecuente utilización, el término "Capa de ozono" es entendido, generalmente, de una manera que se presta al equívoco. El término sugiere que, a una cierta altura de la atmósfera, existe un nivel de ozono concentrado que cubre y protege la tierra, a modo de un cielo  que estuviese encapotado por un estrato nuboso. Lo cierto es que el ozono no está concentrado en un estrato, ni tampoco por lo tanto, está situado a una altura específica, si no que es un gas escaso que está muy diluido en el aire y que, además, aparece desde el suelo hasta más allá de la estratosfera.

La capa de ozono se encuentra en la estratosfera, aproximadamente de 15 a 50 Km. sobre la superficie del planeta.

La radiación UV-B puede producir daño en los seres vivos, dependiendo de su intensidad y tiempo de exposición; estos daños pueden abarcar desde irritación a la piel, conjuntivitis y deterioro en el sistema de defensas, hasta llegar a afectar el crecimiento de las plantas y dañando el fitoplancton,  con las posteriores consecuencias que esto ocasiona para el normal desarrollo de la fauna marina.

El ozono es un gas tan escaso que, si en un momento lo separásemos del resto del aire y que lo atrajésemos al ras de tierra, tendría solamente 3mm de espesor.

El ozono está en todas partes y a  cualquier altura. Incluso en los niveles estratosféricos  de máxima concentración relativa es un componente minoritario de la mezcla de gases que componen el aire. En ninguna altura , llega a representar ni el 0,001% del volumen total de aire.

 

Los CFC son una familia de gases que se emplean en múltiples aplicaciones, siendo las principales la industria de la refrigeración y de propelentes de aerosoles. Están también presentes en aislantes térmicos.

• Los CFC poseen una capacidad de supervivencia en la atmósfera, de 50 a 100 años. Con el correr de los años alcanzan la estratosfera donde son disociados por la radiación ultravioleta, liberando el cloro de su composición y dando comienzo al proceso de destrucción del ozono.
• Hoy se ha demostrado que la aparición del agujero de ozono, a comienzos de la primavera austral, sobre la Antártida está relacionado con la fotoquímica de los Clorofluorocarbonos(CFCs), componentes químicos presentes en diversos productos comerciales como el freón, aerosoles, pinturas, etc.

Hidrocarburos.

Metano (CH4)

Es el más abundante y más importante de los hidrocarburos atmosféricos.

Es un contaminante primario que se forma de manera natural en diversas reacciones anaeróbicas del metabolismo. El ganado, las reacciones de putrefacción y la digestión de las termitas forma metano en grandes cantidades.  También se desprende del gas natural, del que es un componente mayoritario y en algunas combustiones. Asimismo se forman grandes cantidades de metano en los procesos de origen humano hasta constituir, según algunos autores, cerca del 50% del emitido a la atmósfera.

Desaparece de la atmósfera a consecuencia, principalmente, de reaccionar con los radicales OH formando, entre otros compuestos, ozono. Su vida media en la troposfera es de entre 5 y 10 años.

Otros hidrocarburos

En la atmósfera están presentes muchos otros hidrocarburos, principalmente procedentes de fenómenos naturales, pero también originados por actividades humanas, sobre todo las relacionadas con la extracción, el refino y el uso del petróleo y sus derivados. Sus efectos sobre la salud son variables. Algunos no parece que causen ningún daño, pero otros, en los lugares en los que están en concentraciones especialmente altas, afectan al sistema respiratorio y podrían causar cáncer. Intervienen de forma importante en las reacciones que originan el "smog" fotoquímico.

durante el verano se dan condiciones meteorológicas favorables para la formación de ozono: altas temperaturas, cielos despejados, elevada insolación y vientos bajos. 

Ozono estratosférico

El que está en la estratosfera (de 10 a 50 km.) es imprescindible para que la vida se mantenga en la superficie del planeta porque absorbe las letales radiaciones ultravioletas que nos llegan del sol. (Para su estudio más detallado, ver Disminución del ozono estratosférico)Subir al comienzo de la página

Ozono troposférico

El ozono que se encuentra en la troposfera, junto a la superficie de la Tierra, es un importante contaminante secundario. El que se encuentra en la zona más cercana a la superficie se forma por reacciones inducidas por la luz solar en las que participan, principalmente, los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos presentes en el aire. Es el componente más dañino del smog fotoquímico y causa daños importantes a la salud, cuando está en concentraciones altas, y frena el crecimiento de las plantas y los árboles.

En la parte alta de la troposfera suele entrar ozono procedente de la estratosfera, aunque su cantidad y su importancia son menores que el de la parte media y baja de la troposfera

OZONO Y SALUD

El ozono junto con los demás factores mencionados que propician el nombrado hoyo en la capa de ozono, favorece aunado a más elementos como los rayos UVpropicia riesgos de salud considerables.

Se considera que no produce daños en la salud ni en los seres vivos, pero influye de forma significativa en el efecto invernadero y también en las reacciones estratosféricas.

La Agencia de Protección al medio Ambiente de los Estados unidos (EPA por sus siglas en Inglés), ha clasificado al ozono como un contaminante crítico.

• Inicia y promueve el cáncer a la piel maligno y no maligno.
• El 90% de los cánceres de piel se atribuyen a los rayos UV-B y se supone que una disminución en la capa de ozono de un 1% podría incidir en aumentos de un 4 a un 6% de distintos tipos de cáncer de piel, aunque esto no está tan claro en el más maligno de todos: el melanoma, cuya relación con exposiciones cortas pero intensas a los rayos UV parece notoria, aunque poco comprendida y puede llegar a manifestarse hasta ¡20 años después de la sobre exposición al sol!.
• Daña el sistema inmunológico, exponiendo a la persona a la acción de varias bacterias y virus.
• Provoca daño a los ojos, incluyendo cataratas.
• La exposición a dosis altas de rayos UV puede dañar los ojos, especialmente la córnea que absorbe muy fácil estas radiaciones. A veces se producen cegueras temporales y la exposición crónica se asocia con mayor facilidad de desarrollar cataratas.
• Hace más severas las quemaduras del sol y avejentan la piel.
• Aumenta el riesgo de dermatitis alérgica y tóxica.
• Activa ciertas enfermedades por bacterias y virus.
• Reduce el rendimiento de las cosechas.
• Reduce el rendimiento de la industria pesquera.

Recientes estudios epidemiológicos han demostrado que niveles menores que 0.12 ppm en una hora y niveles menores a 0.08 ppm en ocho horas producen efectos adversos en la población en general.

EFECTOS DEL OZONO EN LA SALUD

Los efectos del ozono en la salud humana han sido estudiados por más de 30 años. El sistema respiratorio es el principal blanco de este contaminante oxidante. Las respuestas del tracto respiratorio inducidas por el ozono incluyen reducción en función del pulmón, empeoramiento de enfermedades respiratorias pre-existentes (como asma), incremento en admisiones diarias al hospital y visitas al departamento de emergencias por causas respiratorias y mortalidad excesiva. El grado de empeoramiento de efectos producidos por el ozono depende de varios factores incluyendo concentración y duración de exposición, características del clima, sensibilidad individual, enfermedades respiratorias pre-existentes y estatus socioeconómicos (1, 15, 16, 17).

La actividad física y la sensibilidad individual son factores paa determinar los efectos adversos del ozono en la salud. Cuatro grupos de personas son particularmente sensibles al ozono cuando son activos al aire libre: niños, adultos sanos haciendo ejercicios al aire libre, gente con enfermedades respiratorias pre-existentes y los ancianos. Los niños y adultos sanos son más sensibles al ozono cuando realizan sus actividades al aire libre porque la actividad física causa que las personas respiren más rápido y más profundo, permitiendo penetración más profunda de ozono en los pulmones resultando en lesiones. Además, los niños tienen un alto riesgo de exposición a ozono porque pasan largos períodos de tiempo al aire libre envueltos en actividades enérgicas.

Otro factor que incermenta los efectos adversos del ozono es el estatus socioeconómico. Es menos probable que gente de bajos ingresos cuenten con unidades de aire acondicionado y por lo tanto es más probable que mantengan las ventanas abiertas durante los meses de verano cuando los niveles de ozono son más altos. Las diferencias entre las áreas de residencias, también están relacionados a el estatus socioeconómicos, pueden afectar las probabilidades de ser expuesto a concentraciones de ciertos contaminantes en el aire, en sus niveles mas altos.

El tiempo también juega un papel muy importante en la relación entre la contaminación con ozono y la salud. Las condiciones metereológicas influyen los procesos químicos y físicos envueltos en la formación de ozono. En un estudio conducido en Bélgica durante el verano, se asumió que la temperatura ambiente combinada con altas concentraciones de ozono fueron las causas en el importante exceso de mortandad (9). En otro estudio conducido en Nueva Jersey se observó una relación marcada entre las concentraciones de ozono en el verano y las visitas al departamento de emergencia por causas de asma (8).

Dos de los factores más importantes son las concentraciones de ozono y la exposición. Numerosos estudios epidemiológicos muestran la relación entre efectos en la salud y niveles específicos de ozono. La EPA ha obtenido información sobre los efectos en la salud a través de investigaciones, estudios comparando estadísticas de salud y niveles de ozono en las comunidades y estudios controlados de voluntarios humanos.

La EPA ha desarrollado el Indice de la Calidad del Aire (AQI por sus siglas en Inglés) para reportar los niveles de ozono y otros contaminantes y sus efectos en salud humana. La escala AQI ha sido dividida en diferentes categorías las cuales fluctuan de 0 a 300. Cada categoría corresponde a un impacto diferente en la salud (Tabla 1). El NAAQS para ozono son de 0.12 ppm promediados en una hora y 0.075 ppm promediados en ocho horas.

Índice De la Calidad Del Aire De Epa

  

Las respuestas serias de la zona respiratoria son inducidas por el ozono, tal como reducción en la función de pulmón, provocación de la enfermedad respiratoria de preexistencia (tal como asma), aumentos en las visitas diarias del departamento de la admisión y de la emergencia de hospital para las causas respiratorias, y exceso de mortalidad. Los efectos nocivos producidos por el ozono en el sistema respiratorio dependen de factores tales como sensibilidad individual (niños, adultos sanos que hacen ejercicio al aire libre, gente con enfermedad respiratoria preexistent y ancianos), estatus, las características del clima, y concentración y duración socioeconómicos de la exposición (1.15, 16, 17).

EPA ha establecido los estándares de calidad ambiente nacionales del aire (NAAQS) de 0.075 PPM hechos un promedio concluído 8 horas. Para lograr este estándar, el promedio de tres años de las concentraciones de ozono medias de ocho horas máximas diarias cuarto-más altas medidas en cada monitor dentro de un área encima no debe exceder cada año 0.075 PPM (el 27 de mayo de 2008 eficaz). El índice de la calidad del aire (AQI) señala los niveles del ozono y de otros agentes contaminadores, y sus efectos sobre salud humana. Según el AQI, el NAAQS y los estudios epidemiológicos recientes, la concentración del ozono a partir de la 0.075 a 0.404 PPM en 1-h o la exposición 8-h, la lata en grupos sensibles produce efectos de salud adversos incluyendo decrementos de la función de pulmón, la provocación de la enfermedad respiratoria de preexistencia, aumentos en admisiones de hospital diarias y mortalidad prematura. Esa gente puede experimentar síntomas respiratorios tales como toser, dolor al tomar una respiración profunda, y reducción en la función de pulmón, que puede causar malestar de respiración. Estos síntomas se empeoran cuando la concentración del ozono aumenta. Otros efectos menos severos tales como función de pulmón disminuida y funcionamiento atlético disminuido se han observado en este rango del ozono en individuos sanos.

Según el AQI, los efectos de salud adversos no esperan en 0.0 a 0.059 exposiciones del ozono 1-h y 8-h. Sin embargo, los estudios epidemiológicos han proporcionado a la información que el efecto nocivo del ozono se puede observar con la exposición a las concentraciones bajas del ozono concluído de una hora, a 8-hours y a 24-hours (2.4.9.10.11.12.13). Estos efectos nocivos influencian a los grupos sensibles más. Además, un número de estudios han mostrado que la existencia de otros agentes contaminadores y condiciones atmosféricas puede empeorar los efectos de salud adversos considerados con la exposición baja del ozono.