Capas atmosféricas y penetración de los rayos UV
La envoltura de aire de la Tierra tiene una estructura en capas y es absolutamente esencial para la existencia de organismos vivos. La troposfera —la capa densa cercana a la superficie que contiene alrededor del 75% de toda la masa de aire, así como la mayor parte del vapor de agua y el polvo— es la que ejerce mayor influencia sobre los objetos biológicos.
Sin embargo, los procesos físico-químicos clave con participación de la radiación ultravioleta de onda corta ocurren más arriba, en la estratosfera (que se extiende 40 km desde el límite superior de la troposfera). En condiciones de aire enrarecido, contenido insignificante de humedad y ausencia total de partículas de polvo, los rayos UV interactúan libremente con el medio gaseoso, provocando una ionización activa de las moléculas.
La radiación UV como factor de ionización natural
En higiene, la radiación UV de onda corta del Sol se considera uno de los principales ionizadores permanentes (junto con los rayos cósmicos y los radionúclidos del suelo, el agua y el aire).
El mecanismo de acción consiste en la escisión de átomos y moléculas de gas neutros. Bajo la acción de la radiación se forman electrones libres, que luego se unen a partículas neutras para formar iones negativos. La parte restante de la molécula o átomo se convierte en un ión positivo.
Como resultado, se forman iones ligeros primarios, caracterizados por una alta movilidad. Para evitar que su cantidad en la atmósfera aumente indefinidamente, se produce constantemente un proceso de recombinación: la reunión de partículas con cargas opuestas.
Evaluación higiénica de los productos de ionización UV
Los productos de la ionización, iniciada también por los rayos UV, ejercen un efecto fisiológico directo sobre el organismo humano.
- Iones ligeros: Afectan favorablemente el intercambio de gases y minerales, mejoran el bienestar y estimulan los procesos de regeneración tisular. La concentración óptima es de 2000–4000 iones ligeros por cm³ (característico de las zonas de complejos turísticos).
- Iones pesados: Se forman durante la transformación, es decir, la sedimentación de partículas ligeras sobre microbios y polvo mecánico. Los iones pesados cargados positivamente actúan negativamente: causan somnolencia, reducen la capacidad de trabajo y provocan estados depresivos (típico de espacios mal ventilados).
Para evaluar el estado sanitario del aire se utilizan el régimen de ionización (la relación entre el número de iones pesados y ligeros) y el coeficiente de unipolaridad (la relación entre iones positivos y negativos). Una dependencia directamente proporcional muestra que cuanto mayor es el coeficiente de unipolaridad, más contaminado está el medio ambiente aéreo.
El papel de la radiación UV en la formación del smog
En condiciones de un entorno urbano contaminado, la radiación UV actúa como catalizador de transformaciones químicas peligrosas. La principal fuente de contaminación urbana es el transporte motorizado (más del 70% de todos los contaminantes), cuyas emisiones contienen óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono, hollín e hidrocarburos.
Bajo la influencia de la luz ultravioleta, el dióxido de nitrógeno se descompone en oxígeno atómico y óxido nítrico. Esto desencadena la reacción fotoquímica de formación de radicales libres de ozono. Posteriormente, los óxidos de nitrógeno reaccionan con el oxígeno y los hidrocarburos, formando oxidantes altamente tóxicos. La mezcla de estas sustancias forma un smog fotoquímico, un grave problema ecológico e higiénico en las zonas urbanizadas.
Efecto patógeno de los contaminantes fotoquímicos
Los compuestos químicos formados con la participación de la radiación ultravioleta reducen drásticamente la calidad de las condiciones sanitarias de vida. La inhalación prolongada incluso de bajas concentraciones de óxidos de nitrógeno y productos de su descomposición fotoquímica conduce al desarrollo de bronquitis, anemia y agrava el curso de las enfermedades cardiovasculares existentes.
La situación se complica por la presencia en el aire de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) carcinógenos, en particular el 3,4-benzopireno. Se ha demostrado una correlación directa entre el nivel de estas sustancias en la atmósfera y la frecuencia de aparición de cáncer de pulmón, cuya incidencia entre la población urbana es estadísticamente mayor que entre la rural.
Para memorizar los componentes del smog fotoquímico: Óxidos de nitrógeno + Hidrocarburos + Oxígeno + Radiación UV = Oxidantes tóxicos.
Preguntas de clases y exámenes
¿A qué grupo de ionizadores pertenece la radiación UV de onda corta?
Es un factor natural permanente de ionización, junto con los rayos cósmicos y los radionúclidos.
¿Cómo afecta la radiación UV al dióxido de nitrógeno en el aire atmosférico?
Bajo su influencia, el dióxido de nitrógeno se descompone en óxido nítrico y oxígeno atómico, lo que inicia la formación de radicales libres de ozono.
¿En qué capa de la atmósfera la radiación UV ioniza los gases de forma más activa?
Este proceso es más pronunciado en la estratosfera, donde se observa un aire enrarecido y una ausencia total de polvo.
¿Cómo se forman los aeroiones negativos bajo la acción de la luz ultravioleta?
La radiación UV expulsa electrones libres de los átomos neutros, que luego se adhieren a otras moléculas neutras, formando un ión negativo.
Qué más repasar sobre el tema
- Mecanismos de formación, recombinación y transformación de aeroiones
- Indicadores higiénicos: régimen de ionización y coeficiente de unipolaridad
- Efecto de los iones pesados y ligeros en la fisiología humana
- Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) carcinógenos y cáncer de pulmón
- Contaminantes industriales específicos y cenizas volantes
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