La energía y el aire (III). Partes por millón

22 de enero de 2016

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Bruno Henríquez

 

Los grandes males tienen su origen en los pequeños descuidos.
José de la Luz y Caballero

Muchas veces en los medios se informa que los niveles alcanzados en la concentración del CO2, (dióxido de carbono) el metano, u otros contaminantes se reportan en partes por millón (ppm).
Por ejemplo se reportó en el año 2013 que se había alcanzado una concentración de CO2 de 400ppm, lo que era un valor nunca alcanzado en los últimos dos millones de años. Y que representa un gran peligro en cuanto al calentamiento global y aun en 2016 se sigue usando como valor de referencia.
Pero, ¿a cuánto equivale 400 ppm?, ¿por qué los valores reportados son en partes por millón y por qué ese valor fue alarmante en ese momento y más ahora que ha seguido elevándose?

¿Cuánto es eso? Y por qué algo que solo se da en millonésimas puede ser tan nocivo o afectar la temperatura del planeta. Fíjese bien, una parte por millón es una diezmilésima de porciento. Se puede reportar como una fracción de la masa o una fracción del volumen en este caso se reporta como ppmv.

Por ejemplo en la homeopatía, los medicamentos o sustancias activas se disuelven en agua a niveles también del orden de las millonésimas y se discute si estando tan diluidas pueden tener algún efecto. Entonces ¿Cómo es posible que disoluciones de una sustancia en el aire en tan pequeñas cantidades pueda resultar importante en el calentamiento del planeta?

Además de influir en el calentamiento global esas concentraciones, tienen diferentes efectos sobre la salud y la calidad del aire en general, ellas pueden variar en el tiempo ya sea aumentando, o disminuyendo por la circulación del aire. Por eso en las normas o códigos de control de la calidad del aire se recomienda que las concentraciones de ciertas sustancias se mantengan por debajo de ciertos valores en intervalos de tiempo dados, según el tipo de sustancia de que se trate, por ejemplo el dióxido de azufre cuyos niveles máximos recomendables en el tiempo varían y es de 0,03 ppm en un año o 0,14 ppm en 24 horas.

A estos valores normados se les llama concentraciones máximas admisibles (CMA) o permisibles y según el tipo de sustancia se señalan restricciones en el tiempo.

Estas concentraciones en la mayoría de las sustancias no se ven, o sea, aunque estén por encima del valor que contamina con peligro, el aire aparece transparente, así que cuando lo vemos turbio, con humo y vapores es porque la concentración es mucho más elevada que la permisible.

 

 

En estos casos el problema está en la concentración de gases que resultan tóxicos y peligrosos para la salud.

Pero respecto al calentamiento de la atmósfera, lo que interesa conocer y controlar es cómo cambia la capacidad calorífica del gas en este caso el aire, que se convierte en una trampa de calor cuando los que aumentan son los llamados gases de efecto invernadero.

El mismo volumen de distintas sustancias químicas no posee la misma masa, ni las mismas características termodinámicas, por eso las referencias a las concentraciones se hacen a lo que se llama la concentración molar. O sea que cantidad de la sustancia específica es la que está disuelta en el aire.
Las sustancias gaseosas se reportan en partes por millón, pero cuando son conglomerados de partículas se reportan en miligramo/m3 o microgramo/m3 porque las partículas están en suspensión en el aire y no disueltas como ocurre con los gases.

La densidad del aire atmosférico a una temperatura de 25 °C (77 °F) es 1,18 kg/m3 , es decir 1 metro cúbico de aire tiene una masa de 1,18 kg, Por eso los reportes en microgramos por metro cúbico de sustancias disueltas en el aire se reportan en millonésimas del volumen considerado o partes por millón, que son números más cómodos de manejar que el porciento.

La vida en la tierra depende de la atmósfera y sobre todo de las partes más bajas, donde es más densa y se desarrolla la mayor actividad humana, por eso las dos capas atmosféricas más cercanas a la Tierra: la troposfera y la estratosfera son las más importantes para análisis de la contaminación atmosférica

Es interesante que si buscamos en las referencias sobre la composición del aire a lo largo del tiempo la parte correspondiente al CO2 era distinta en diferentes años, por ejemplo en los años 70, era 0,033% o sea 330 ppm en los datos manejados por el protocolo de Kioto del 2003, 0,039% en el año 2012 es decir 390 ppm.

A partir de 1958 el investigador Charles David Keeling comenzó a medir las concentraciones de CO2 atmosférico en el Polo Sur y en la estación del Mauna Loa en Hawái. A lo largo del tiempo el comportamiento de estas mediciones ha servido como referencia para la variación de las concentraciones medias en el mundo entero, la gráfica que muestra cómo se comporta este índice recibe el nombre de curva de Keeling señala un aumento permanente en el tiempo al que se superpone una variación estacional a lo largo de cada año. En el gráfico se muestran los valores desde 315 partes por millón en volumen (ppmv) en 1958 hasta 400 ppmv en mayo de 2013 este sigue subiendo y reportándose con valores similares en más lugares del mundo

 

 
Debido a la importancia de los hallazgos de Keeling desde 1970 la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) lleva registros de los niveles de CO2 en todo el mundo. Actualmente alrededor de 100 estaciones con instrumentación especializada para estas mediciones en todo el mundo.

La próxima vez que usted oiga o lea acerca de la concentración de gases en partes por millón recuerde este comentario y la importancia que pequeños detalles tienen en el comportamiento energético del medioambiente en especial el calentamiento global.