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Ozono troposférico
Beatriz González Kirchner
Madrid (España), junio de 2009.[1]


Índice General

 

1 Definición (F. Velázquez de Castro, 2001)[2]

2 Precursores de los oxidantes fotoquímicos (F. Velázquez de Castro, 2001)

A partir de 1952 fueron identificados (Haagen-Smit) los óxidos de nitrógeno (NOx) y los Compuestos Orgánicos Volátiles (COV), especialmente los hidrocarburos, como los dos precursores químicos clave en la formación del ozono y otros oxidantes fotoquímicos.

2.1 Óxidos de nitrógeno.

Se conocen ocho óxidos de nitrógeno diferentes, pero sólo dos tienen interés como contaminantes: el óxido nítrico (NO), gas incoloro, inodoro, no inflamable y tóxico; y el dióxido de nitrógeno (NO2), gas pardo rojizo, tóxico y de olor asfixiante. Los seis restantes se encuentran en equilibrio con los dos citados y en concentraciones tan bajas que carecen de importancia.

Los NOx proceden de una variedad de fuentes naturales (que suponen 66% del total emitido), entre las que destacan la emisión desde los suelos, fenómenos tormentosos y subsidencia atmosférica, seguidas por emisiones desde el mar, oxidaciones amoniacales en la atmósfera y procesos volcánicos. Entre las emisiones antrópicas, las principales fuentes son los procesos de combustión de materia orgánica, tanto en fuentes estacionarias (calefacciones, centrales térmicas) como en fuentes móviles y en gran parte de los fenómenos industriales. En las ciudades su fuente principal es el tráfico. La mayor parte de los óxidos de nitrógeno se forman por la oxidación del nitrógeno atmosférico durante los procesos de combustión a temperaturas elevadas: el oxígeno y el nitrógeno del aire reaccionan para formar NO, oxidándose éste posteriormente a NO2.

N2 + O2 → 2NO

2NO+ O2 → 2NO2

La forma habitual de emisión antrópica de los óxidos de nitrógeno a la atmósfera es como NO, mientras que su medida se realiza en la forma de NO2. Curiosamente, cuando este último producto penetra en la estratosfera genera una de las vías de destrucción de ozono, mientras que en la baja atmósfera, y en presencia de luz solar, es uno de sus precursores.

En las zonas rurales, los óxidos de nitrógeno pueden generarse también por la combustión de biomasa, siendo ésta otra de las principales fuentes de emisión.

2.2 Los compuestos orgánicos volátiles (elaboración propia)

Conjunto de compuestos orgánicos que, debido a su alta presión de vapor, están presentes en concentraciones elevadas en las atmósferas contaminadas (los más activos son aquellos que poseen dobles y triples enlaces conjugados). Si excluimos los derivados del metano, el conjunto de COV está integrado principalmente por:

También actúan en las reacciones fotoquímicas aunque no como generadores sino como catalizadores, facilitando la reacción:

Su origen puede ser biogénico o antrópico.

En el primer caso son emitidos por los vegetales, casi todos derivan del isopreno de fórmula (C5H8) (metil buta dieno), monómero que tiende a formar polímeros del tipo (C5H8)n que se denominan terpenos y son la base de los aceites esenciales de origen natural.

Los terpenos de más influencia en la producción de ozono troposférico son los terpenos superiores, que están presentes en las resinas de las coníferas y otras especies vegetales, como el terpinol, el borneol, el carano, el pinano y el canfano.

Entre las fuentes antrópicas destacan las combustiones incompletas de carburante en el transporte. También contribuye a su presencia atmosférica la evaporación de los depósitos de combustible y su transporte y distribución, así como la producción y consumo de pinturas, disolventes y barnices, y la industria petroquímica.

3 La contaminación fotoquímica (J. De la Cruz Leiva, 1994)

El conocimiento actual de la fotoquímica troposférica y sus consecuencias sobre el ozono en su conjunto ha sido revisado por Crutzen (1988). Básicamente, la producción de ozono ocurre a partir de oxidación fotoquímica de hidrocarburos en presencia de óxidos de nitrógeno (NOx) actuando como catalizadores. La concentración de NOx es un parámetro de control: por debajo de una razón de mezcla en volumen de unos 10-30 x 10-12 (10-30 ppb), el ozono es fotoquímicamente destruido, por encima de esta concentración existe producción del mismo.

Mientras que los entornos pobres en NOx, con destrucción de ozono, se encuentran sobre los océanos en la troposfera libre de los trópicos y en la mayor parte del hemisferio sur (Crutzen, 1988), en el hemisferio norte la producción fotoquímica se da en la capa límite continental de las regiones industriales, extendiéndose sobre grandes áreas de la troposfera libre. Esta ha sido la causa principal del incremento de la concentración de ozono observado en las pasadas décadas y se debe atribuir a la emisión antropogénica de los precursores de este gas, asociada al incremento de la actividad industrial y económica (Chameides et al., 1988).

Las condiciones para la producción de ozono en la troposfera son muy variables. Dependen de la emisión de los precursores, la dispersión, el transporte y la destrucción tanto de precursores como del mismo ozono, así como de la estación del año y de las condiciones meteorológicas (Prospero y Savoie, 1989).

3.1 Ozono troposférico como indicador medioambiental (F. Velázquez de Castro, 2001)

El compuesto más representativo de la contaminación fotoquímica es el ozono. Aunque se trata de un proceso complejo en el que intervienen más de 30 reacciones de naturaleza inorgánica y hasta 272 de carácter orgánico, de las que derivan un gran número de radicales y productos —algunos tan importantes como los primeros aldehídos, el peróxido de hidrógeno o el peroxiacetilnitrato—, el más abundante y estable de todos ellos es el ozono, motivo por el que ha sido tomado como indicador de esta clase de contaminación. De esta manera, el ozono se ha presentado como un producto ambivalente, protector cuando se encuentra en la estratosfera por su función absorbente frente a las fracciones B y C de la radiación ultravioleta solar, y destructor cuando se halla en los niveles troposféricos, debido a su fuerte carácter oxidante (E0 = 2,08 V., el mayor después del flúor E0 = 2,87 V.).

El ozono y el resto de los productos fotoquímicos finales se generan a partir de procesos en los que intervienen los óxidos de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles, especialmente los hidrocarburos, contaminantes primarios conocidos como precursores, y a los que en menor medida contribuyen otros productos típicos de las atmósferas urbanas, como el monóxido de carbono. El mecanismo básico de formación es el siguiente:

NO + O2 → NO2

NO2 + luz (λ< 400 nm.) → NO + O

O + O2 → O3

Sin embargo, los valores urbanos de ozono siguen siendo moderados en relación a la elevada emisión de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos emitidos por el tráfico y otras fuentes propias de los grandes centros urbanos. Este comportamiento es consistente con una de las principales reacciones del mecanismo de la contaminación fotoquímica en donde el ozono formado reacciona con uno de sus precursores, el óxido nítrico, según:

NO + O3 → NO2 + O2

destruyéndose e impidiendo así la acumulación de ozono.

El periodo de semirreacción es del orden del minuto para las mezclas de composición inicial situadas en la gama de 10 ppb, y del orden de la decena de segundos en la gama de 100 ppb. Se trata, pues, de una reacción muy rápida que puede considerarse instantánea a escala del medio ambiente, produciéndose en ella una regulación completa de un reactivo por otro: si el ozono está en exceso, el NO es totalmente oxidado a NO2 y queda un residuo de ozono; si, por el contrario, el NO está en exceso, el ozono es totalmente consumido, se forma NO2 y queda un resto de NO. Para el estudio de una situación espacio-temporal determinada pueden considerarse los aportes netos en el medio de NO y ozono expresados en concentraciones por unidad de tiempo y que son los que determinan las especies mayoritariamente observadas.

Solo la presencia de hidrocarburos, por la reacción que originan los radicales con el NO, permitirán el aumento de ozono en una relación 5 veces superior a lo que sucedería en ausencia de estos compuestos orgánicos. Una segunda reacción que se produce es:

NO2 + O3 → NO3 + O2

Este consumo parcial de ozono por parte de sus precursores permite registrar unos valores moderados de este contaminante en los lugares en que se produce.

4 La contaminación convectiva de fondo (F. Velázquez de Castro, 2001)

Este extraño comportamiento difiere del de los contaminantes convencionales puesto que en sus emisiones, los valores medidos se reducen según nos alejamos de sus fuentes. Diferente es el caso del ozono y de los contaminantes fotoquímicos, que incrementan sus valores según nos alejamos de los núcleos emisores. La explicación viene asociada a fenómenos de transporte: los contaminantes primarios son emitidos y dirigidos según la dirección predominante de los vientos. A lo largo de su recorrido, y bajo las condiciones adecuadas de radiación solar, se va formando ozono, en ausencia ahora del ambiente reductor típico de industrias y ciudades, rico en precursores. Como consecuencia, las mayores concentraciones de ozono se miden a sotavento de las fuentes de emisión, afectando más a las zonas periféricas y residenciales. En el caso de conectar con vientos de mayor alcance, como las bajas térmicas, pueden originarse movimientos convectivos que introduzcan los contaminantes hacia el interior y los hagan circular sobre todas las zonas de nuestro territorio dando lugar a lo que conocemos como contaminación de fondo.

5 Efectos contaminantes del ozono

5.1 Acciones sobre los materiales y el ambiente (F. Velázquez de Castro, 2001)

Cualquier doble enlace es altamente sensible a las reacciones cruzadas iniciadas por el ozono. La rotura de las cadenas hidrocarbonatadas da lugar a radicales que pueden ser posteriormente excitados fotoquímicamente para generar más radicales libres. Así se degradan polímeros naturales, como el caucho, el algodón, la celulosa o el cuero, junto a pinturas, elastómeros o plásticos. Sólo cuando los dobles enlaces están protegidos, pueden resistir el ataque.

Un efecto importante hace referencia a la disminución de la intensidad de los colores artísticos afectados por niveles significativos de ozono, entre otros productos. Las concentraciones del mismo en el aire en interiores pueden resultar similares y, a veces superiores, a las registradas en el exterior. Teniendo en cuenta que la humedad relativa del aire intensifica la acción oxidante sobre los colorantes, si las salas de exposición no disponen de mecanismos de climatización adecuados, la decoloración puede llegar a ser perceptible a partir de los tres meses.

El efecto sobre la visibilidad también es conocido, pero se debe en mayor medida a la presencia de sus precursores, concretamente el NO2. La contaminación generada consiste en una neblina pardo-anaranjada y es observable tanto a larga distancia como en el interior de los núcleos contaminados. Esta reducción de la visibilidad produce, en condiciones adversas, un aumento de los problemas de tráfico, además de otras incidencias estéticas y paisajísticas.

El ozono y el efecto invernadero

El ozono es uno de los llamados gases de efecto invernadero, ya que absorbe en capas bajas de la atmósfera parte de la radiación infrarroja que emite la superficie terrestre, provocando el aumento de la temperatura media del planeta y el consiguiente efecto en el clima. Con el calentamiento global se genera un círculo vicioso, ya que el aumento de temperatura lleva aparejado un aumento de las reacciones químicas y por tanto favorecerá el mecanismo de formación de foto-oxidantes. Así mismo, la temperatura influye en la evaporación de los hidrocarburos y otros compuestos volátiles (COV), que como ya se ha mencionado, son precursores del ozono. Por último, la amenaza de las llamadas olas de calor en los meses de verano, no hará más que agudizar los efectos perniciosos sobre la salud de la contaminación por ozono troposférico.

5.2 Acciones sobre la vegetación.

El ozono se encuentra entre los contaminantes atmosféricos más fitotóxicos, resultando más dañinos, o al menos de consecuencias más visibles, los episodios cortos a altas o medias dosis que las bajas exposiciones prolongadas en el tiempo. En ambos casos no obstante, la acción del ozono reduce la fotosíntesis neta y puede aumentar la senescencia prematura, provocando una disminución del rendimiento de los cultivos.

Efectos metabólicos (M. J. Sanz et al., 2001)

Un efecto común es la producción de etileno. Esta reacción es de carácter defensivo y por tanto común a otros factores (ataque de patógenos y daños mecánicos). Así mismo, se ha observados que muchos contaminantes, entre ellos el ozono, pueden inducir cambios en los patrones proteicos de muchas especies. La alteración de la expresión de determinadas proteínas puede ser una forma de adaptación de los individuos al estrés producido por el ozono (McCool et al, 1988).

Otro de los aspectos más estudiados en los mecanismos de respuesta al ozono es el aumento de la producción de antioxidantes (por ejemplo superóxido dismutasa y ascorbato) por parte de las plantas para prevenir o contrarrestar la inducción de radicales libres o regenerar los grupos oxidados en los componentes de la membrana.

Efectos fisiológicos y anatómicos (M. Seoánez Calvo, 2002)

Este agente contaminante parece ser que ataca casi exclusivamente a las células del parénquima en empalizada, por lo menos al principio de la perturbación. Seguidamente ataca a grupos de células debajo de la epidermis. Se presentan plasmolisis por deshidratación y el contenido celular se destruye, apareciendo en algunos casos ciertos pigmentos oscuros.

Si la concentración de ozono es elevada, las necrosis externas son patentes, viéndose daños en los parénquimas lagunares y en casi todos los tejidos internos.

El gas suele actuar por absorción, es decir penetra por los estomas. Los cloroplastos del parénquima en empalizada se disuelven y desaparecen, viéndose alterados por tanto los fenómenos fotosintéticos.

Crecimiento, almacenamiento de carbohidratos y traslocación (M. J. Sanz et al., 2001)

Si la conductancia estomaica se ve afectada ello limita la habilidad de asimilar eficientemente el CO2 y, como consecuencia, los niveles de azúcares en la planta se ven reducidos (ambos, azúcares solubles y almidón). Esta reducción puede ser debida a la inhibición de la síntesis o a la alteración de los procesos de traslocación de estos compuestos. Otro de los efectos que se atribuyen al ozono es la senescencia prematura de las hojas más viejas. Todo ello puede desencadenar como resultado final la disminución del crecimiento.

Reproducción (M. J. Sanz et al., 2001)

Algunos estudios indican que el ozono puede afectar a los procesos reproductivos en las plantas, desde la capacidad de germinación del polen (Harrison & Feder, 1974), hasta el número de frutos (Oshima et al, 1979) y la viabilidad y número de semillas (Heagle et al, 1979).

Sensibilidad (M. Seoánez Calvo, 2002)

Los niveles para especies sensibles son variables; según unos autores aparecen necrosis con exposiciones a 0,2 ppm durante 4 horas, mientras que otros indican que con 0,02 ppm entre 4 y 8 horas, ó 0,05 ppm durante 1-2 horas es suficiente para que aparezcan síntomas externos de perturbación.

Enmascaramientos y sinergias (M. Seoánez Calvo, 2002)

El ozono puede producir efectos externos que fácilmente se confunden con los provocados por el SO2. La araña roja y algunos otros ácaros producen manchas similares a las del ozono, y en las coníferas pueden dejar las acículas con una coloración parecida a un ataque de ozono. La sinergia más clara es con el SO2, multiplicándose su acción: ciertos autores dicen que 100 ppb de cada uno, por separado son mucho menos tóxicas que si se presentan en mezcla.

5.3 Acciones sobre seres humanos y otros animales

Al igual que ocurría con los organismos vegetales, en el caso de los animales resulta más perjudicial una exposición a corto plazo en concentraciones elevadas que exposiciones a largo plazo y con concentraciones más bajas, considerando dosis equivalentes.

Efectos fisiológicos y anatómicos (F. Velázquez de Castro, 2001)

Al igual que otros oxidantes fotoquímicos, el ozono produce irritación de los ojos, fosas nasales, garganta y bronquios, causando inflamación en mucosas y conjuntiva. La exposición a bajos niveles de gases oxidantes causa daño a los tejidos en el conducto bronquio-alveolar. Las reacciones agudas producidas después de una exposición breve generan inflamación epitelial, edema intersticial, hipertrofia celular e influjo de los macrófagos.

En estudios realizados con animales, se ha confirmado que las reacciones inflamatorias agudas a bajas concentraciones y el edema pulmonar a concentraciones elevadas son los efectos más frecuentes.

Sensibilidad (M. Seoánez Calvo, 2002)

La concentración de ozono en el aire varía a lo largo del día, pues procede de la contaminación que se forma a través de las reacciones fotoquímicas ya descritas, por lo que durante el día el proceso es más rápido y habrá más ozono que en la noche. Lo mismo ocurre a nivel estacional, siendo su concentración más elevada en verano.

El ozono, al ser un oxidante potente, reacciona con los ácidos grasos poliinsaturados y forma radicales libres. Por esta vía, un exceso de ozono podría provocar lesiones fibrilares a nivel alveolar.

Por otra parte, y esto se debe tener muy en cuenta, el ozono y el NO2 producen sinergias y potencian mucho el ambiente oxidante.

El olor del ozono se detecta a partir de concentraciones de 15 a 20 µg/m³. Irrita la mucosa ocular a partir de 200 µg/m³. A partir de 400 µg/m³ altera la percepción visual si el período de exposición es de más de 3 horas. Si la concentración alcanza los 1.000 µg/m³ estos efectos se agravan.

Los efectos sobre el pulmón aparecen a partir de concentraciones de 200 µg/m³ en períodos de exposición de más de 2 horas. Si esta concentración sube hasta cerca de los 2.000 µg/m³, ya se observan alteraciones claras de la mecánica de ventilación del sistema respiratorio y de la reactividad bronquial.

Si el individuo está realizando esfuerzo físico, estos efectos se presentan a partir de concentraciones de 200 µg/m³, siendo los asmáticos más sensibles, ya que se desencadena en ellos un proceso de broncoconstricción.

Se han observado migrañas con concentraciones de ozono de 40 a 180 µg/m³.

A partir de concentraciones mayores de 5 ppm (10.000 µg/m³), se producen fuertes dolores de cabeza, somnolencia y ya es peligroso para la vida.

Grupos de riesgo (F. Velázquez de Castro, 2001)

Los grupos de población más afectados son: los sujetos que practican actividades físicas al aire libre, los que por su actividad laboral se encuentran expuestos a este gas (en la fabricación de peróxido de hidrógeno, refino de aceites minerales, blanqueo de celulosa, fibras textiles o azúcar, en la esterilización de material quirúrgico, etc.) y por último, otros grupos de riesgo como ancianos, niños y personas con enfermedades respiratorias (asma, bronquitis o neumonía). También se ha demostrado que la exposición a contaminantes atmosféricos puede aumentar la frecuencia de las enfermedades alérgicas o agravar su sintomatología.

6 Legislación vigente referida al ozono (MMARM, 2004)

6.1 Marco regulador del ozono en el aire ambiente

El ozono está regulado en Europa desde 1992 con la Directiva 92/72/CEE, relativa al ozono en aire ambiente, que fue incorporada al derecho interno español por el Real Decreto 1494/1995. El objetivo de dicha legislación fue establecer un sistema de vigilancia con el fin de informar a la población cuando se superasen determinados umbrales de concentración y adquirir los conocimientos precisos que permitieran, en su caso, la adopción de medidas tendentes a su reducción.

En 1996, la Directiva 96/62/CE, conocida coloquialmente como Directiva Marco de calidad del aire, estableció una regulación de carácter global aplicable a todos los escenarios de contaminación atmosférica. Esta directiva marco se desarrolló posteriormente con directivas específicas relativas a cada uno de los contaminantes atmosféricos sobre los cuales se habían establecido las grandes líneas generales de regulación.

La nueva orientación en cuanto a regulación de calidad de aire ambiente establecida por la Directiva Marco obligó a modificar, por medio de la Directiva 2002/3/CE, la anterior Directiva 92/72/CEE relativa al ozono en aire ambiente. La Directiva 2002/CE se ha incorporado al ordenamiento jurídico mediante el Real Decreto 1796/2003 relativo al ozono en el aire ambiente.

6.2 El Real Decreto 1796/2003

El Real Decreto 1796/2003 de 26 de diciembre de 2003, relativo al ozono en el aire ambiente, establece los valores objetivo de concentraciones de ozono para proteger, tanto la salud de las personas, como la vegetación, que deberán alcanzarse respectivamente en el trienio o el quinquenio que comienzan en el año 2010, así como objetivos más estrictos que habrán de conseguirse a largo plazo. Estos valores objetivo sustituyen a los anteriores valores límite.


Cuadro 1: Valores límite y objetivo de calidad del aire relativo al ozono: Protección de la salud
V. límite / V. Objetivo
Umbral de Alerta
Concentración Nº de superaciones máximas Año de aplicación
Media octohoraria 120 µg/m³ 25 días / año 2010
Umbral de información 180 µg/m³ En vigor
Umbral de alerta 240 µg/m³ En vigor



Cuadro 2: Valores límite y objetivo de calidad del aire relativo al ozono: Protección de la vegetación o ecosistemas
V. límite / V. Objetivo[3] Concentración Año de aplicación
AOT 40 18.000 µg/m³.h 2010
AOT 40 6.000 µg/m³.h Objetivo a largo plazo


Se regulan, por tanto, en este Real Decreto, los umbrales de información y alerta para las concentraciones de ozono, con la finalidad que las Administraciones públicas competentes suministren la correspondiente información a la población y a la administración sanitaria cuando se superen dichos umbrales o se prevea que pueden ser superados. También establece la obligatoriedad de poner de forma general a disposición del público información periódica sobre las concentraciones de ozono en el aire ambiente y de elaborar planes específicos de acción en las zonas en las que exista riesgo de superación del umbral de alerta.

El Real Decreto sobre ozono en el aire ambiente establece también las normas y criterios que deberán tenerse en cuenta para la medición de las concentraciones de ozono y de sus substancias precursoras, los óxidos de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles, con una regulación específica sobre el número y ubicación de las estaciones de medición y los métodos de referencia que se deberán tener en cuenta para el análisis del ozono y para el calibrado de los aparatos de medición.

Las principales novedades introducidas por el Real Decreto, respecto a la legislación anterior son:

6.3 Distribución competencial

En las dos disposiciones finales al Real Decreto 1796/2003 de 26 de diciembre se determina, en primer lugar, que el título competencial del Estado para dictar esta disposición es el previsto en los apartados 16 y 23 del artículo 149.1 de la Constitución, por lo que la norma tiene la consideración de bases y coordinación general de la sanidad y de legislación básica sobre protección del medio ambiente, según la disposición adicional primera. Por otro lado, en la disposición final segunda se faculta a los titulares de los departamentos proponentes del proyecto, es decir, Medio Ambiente y Sanidad, para dictar, en el ámbito de sus respectivas competencias, las disposiciones necesarias para el desarrollo y aplicación de lo establecido en el Real Decreto y, en particular, para adaptarlo a las modificaciones que, en su caso, sean introducidas en la normativa comunitaria.

Por otra parte, el Real Decreto sobre ozono en aire ambiente contiene una disposición derogatoria al final de su articulado según la cual queda expresamente derogado el Real Decreto 1494/1995 sobre contaminación atmosférica por ozono.

7 Medidas para reducir la contaminación por ozono troposférico (MMARM, 2004)

Las medidas para la reducción de ozono implican la disminución de las emisiones de los gases precursores por distintas fuentes, fundamentalmente el transporte y actividades industriales, aunque también hay una contribución importante de compuestos orgánicos volátiles de origen biogénico en algunas zonas.

Se han emprendido a nivel europeo e internacional acciones para combatir este tipo de contaminación mediante la aprobación del Protocolo de Gotemburgo en el marco del Convenio de Ginebra y la Directiva Europea de Techos Nacionales de Emisión (Directiva 2001/81/CE).

España ha aprobado el 23 de septiembre de 2003, el Programa Nacional de Reducción Progresiva de Emisiones de dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, compuestos orgánicos volátiles y amoníaco que exige la Directiva de Techos Nacionales. Uno de los objetivos recogidos en el citado programa es disminuir los precursores de ozono en la baja atmósfera, mediante la reducción de emisiones procedentes de grandes instalaciones de combustión, mejoras tecnológicas del transporte, etc.


Cuadro 3: Estructura de la estrategia a nivel de programas y líneas de actuación

Fuente: Consejería de Medio Ambiente y Ordenación del Territorio, Comunidad de Madrid (2007)

Marco normativo

  • medidas fiscales
Educación ambiental
  • sensibilización y divulgación
  • acciones formativas
  • información a la población
Prevención ambiental
  • control de la calidad del aire
  • prevención e inspección

Programa sector transporte

  • infraestructuras
  • movilidad urbana
  • combustibles y vehículos
Programa sector residencial
  • construcción sostenible
  • ahorro y eficiencia energética
  • planeamiento sostenible

Programa sector industrial

  • ahorro y eficiencia energética
  • control ambiental
  • buenas prácticas y mejores tecnologías
  • residuos
Programa sector agricultura y medio natural
  • forestal
  • agricultura y ganadería


7.1 Mecanismos de actuación (OSE, 2007)

7.2 Estrategias de reducción (F. Velázquez de Castro, 2001)

Ya que no es posible actuar sobre la radiación solar ni sobre la dirección de los vientos que originan los importantes procesos de transporte, no hay otra vía que la de reducir las emisiones de contaminantes primarios, es decir, óxidos de nitrógeno e hidrocarburos. Para ello deben diseñarse estrategias industriales encaminadas a los siguientes objetivos:

Pero tan importante como estas medidas es el control del tráfico:

8 Perfil Ambiental de España 2007 (MMARM, 2008)

En lo que se refiere al ozono troposférico la situación según el informe del Perfil Ambiental de España 2007, es la siguiente.

La situación de los gases precursores del ozono troposférico en el período 1990-2006 se caracteriza por descender del 26,4% en las emisiones totales de CO y del 15,4% en las de los Compuestos Orgánicos Volátiles no metánicos (COVNM), frente a aumentos del CH4 y del NOx del 33,8% y del 19,1%. Sin embargo, en relación con el año anterior se aprecia un crecimiento en las emisiones de CO del 5,7% y en las de CH4 de sólo el 1,2%, mientras que las de los COVNM han disminuido un 7,9% y las de NOx lo han hecho un 2,4%.


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Figura 1: Emisiones de gases precursores del ozono troposférico

Fuente: MMAMRM (2008)



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Figura 2: Evolución de las emisiones de NOx y COVNM en el marco de la Directiva 2001/81/CE sobre techos nacionales de emisión. Comparación con los objetivos de emisión de 2010

Fuente: MMAMRM (2008)


En relación con sus techos de emisión establecidos para el año 2010 por la Directiva 2001/81/CE, de 23 de octubre, el análisis de las emisiones de los gases precursores de ozono a lo largo del período 1990-2006 sugiere la necesidad de realizar grandes esfuerzos de reducción en los próximos años.

En concreto, para alcanzar los objetivos establecidos para 2010, las emisiones de NOx deben reducirse un 38% (respecto a las de 2006), mientras que las de COVNM deben hacerlo un 28,7%, valores que a tenor de la tendencia actual requieren grandes esfuerzos para su consecución.

En el análisis pormenorizado se aprecia que los COVNM presentan una tendencia clara de reducción, habiendo disminuido desde 1990 hasta 2006 un 12,4% y en el último año (entre 2005 y 2006) un 2,16%. El NOx, sin embargo, prácticamente no ha dejado de crecer hasta 2004 (19,8%), aunque en los dos últimos años sus emisiones han descendido un 3,3%.

8.1 Calidad del aire de fondo regional para protección de la salud y la vegetación

En relación con la protección de la salud humana, el análisis del fondo de la contaminación existente en España (Red EMEP/VAG/CAMP), destacaron como preocupante la concentración de ozono.

En la mayoría de las estaciones EMEP se supera el valor objetivo a alcanzar a partir del año 2010 para el ozono, cumpliéndose este objetivo solamente en las estaciones de Niembro y O Saviñao (Asturias y Lugo, respectivamente).


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Figura 3: Ozono: superaciones anuales del máximo de las medias octohorarias

Fuente: MMAMRM (2008)



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Figura 4: Ozono: medias móviles quinquenales de AOT 40

Fuente: MMAMRM (2008)



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Figura 5: Red EMEP/VAG/CAMP en 2007

Fuente: MMAMRM (2008)


En cuanto a la protección de la vegetación, los niveles de concentración de ozono expresados como AOT 40 superan en todas las estaciones EMEP el valor objetivo de 18.000 µg/m³.h de promedio en un período de 5 años establecido para 2010. Sólo en la estación de Niembro (Asturias) este valor es todavía inferior a dicho objetivo, aunque desde 2003 se aprecia una tendencia al alza.

9 Calidad del aire en las ciudades (OSE, 2007)

En lo que se refiere al ozono troposférico en las ciudades españolas en el año 2005, al tratarse de un contaminante secundario, se manifiesta más fuera de las zonas de emisión de sus precursores muy asociados al tráfico y las combustiones. Al aumentar el parque móvil, así como la población que vive en conurbaciones y urbanizaciones difusas en los alrededores de las ciudades, las concentraciones de ozono, y la población expuesta, se han incrementado.


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Figura 6: Municipios españoles que superan el valor objetivo de la concentración media máxima octohoraria (25 días/año en que se superan 120 µg/m³) de O3. Año 2005.

Fuente: OSE


De los 47 municipios españoles de los que se dispone de datos para el O3, 16 registraron concentraciones octohorarias de ozono troposférico, máximas del día, por encima de los 25 días/año, siete de los cuales se encontraban en la Comunidad Autónoma de Andalucía, cuatro en la Comunidad de Madrid, dos en Castilla y León, una en Castilla-La Mancha, La Rioja y Extremadura. El caso más grave es el de Torrejón de Ardoz (Madrid) con 90 superaciones en 2005 seguido de Alcalá de Henares (62) y Albacete (60).

De todas estas ciudades solo, Sevilla y Málaga tienen más de 500.000 habitantes. El resto de los municipios, a excepción de Valladolid, que, de estar vigente, superarían el valor objetivo para 2010, se encuentran en la franja que va desde los 100.000 a los 250.000 habitantes.

9.1 Impacto de los sectores económicos

La fuerzas motrices que se consideran más relevantes para la contaminación atmosférica, además de la población y el sector residencial, son el sector del transporte y el tráfico, así como la industria, la energía y el sector agrario.

Desde la aparición en el siglo XIX de los primeros signos de contaminación industrial y de afecciones a la salud en las ciudades, la mala calidad del aire de las ciudades estuvo directamente relacionada con las actividades productivas de los sectores económicos, y en general, con lo que se conocía como focos puntuales de contaminación con fácil identificación y clara titularidad y responsabilidad. Sin embargo, hoy en día crece continuamente la predominancia de las llamadas fuentes múltiples y difusas muy ligadas a las actividades domésticas, del transporte y de los servicios, más difíciles de identificar por su profusión y con titularidad y responsabilidad distribuida, aunque subsiste un peso relevante de fuentes puntuales ligadas sobre todo al sector energético y al industrial en menor grado.


Cuadro 4: Fuentes de contaminantes: ozono y precursores principales

Fuente: elaboración propia a partir de datos del OSE
Contaminante Formación Estado físico Fuentes
Dióxido de Nitrógeno (NO2) Primaria Gas
  • Centrales térmicas y hogares de combustión.
  • Vehículos.
  • Estufas y cocinas de gas.
Compuestos orgánicos volátiles (VOCs) Primaria y secundaria Gas
  • Centrales térmicas y hogares de combustión.
  • Vehículos.
  • Origen biogénico.
Ozono (O3) Secundaria Gas
  • Centrales térmicas y hogares de combustión.
  • Vehículos (secundario por foto-oxidación de NOx y compuestos orgánicos volátiles).


Hoy sin duda la mayor amenaza para la buena calidad del aire y la salud pública por volumen de emisiones y exposición de la ciudadanía es el automóvil. El uso del automóvil en las ciudades forma parte de los patrones privados de movilidad y consumo y determina los propios modelos de urbanización.

9.2 Crecimiento de las ciudades y calidad del aire urbano

El fenómeno de la contaminación atmosférica y el deterioro de calidad del aire urbano depende de determinadas dinámicas espaciales y sectoriales que se relacionan con la morfología de las ciudades y sus procesos de desarrollo urbano más o menos sostenible.

El nuevo modelo de urbanización y uso de suelo ocupa fragmentariamente espacios cada vez más distanciados, incrementan la longitud de los viajes y consumos de energía y contribuye a liberar grandes cantidades de contaminantes.

Dentro de este modelo de crecimiento urbano como ciudad difusa, las emisiones de los automóviles y de los medios de transporte de personas y mercancías en general, constituyen la mayor fuente de contaminación atmosférica en la actualidad, directamente por sus emisiones de monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos no quemados, plomo, partículas y compuestos orgánicos volátiles e indirectamente por emitir los precursores (NOx y COV) del ozono.

9.3 El caso de Madrid

Contradiciendo el pensamiento tradicional de que los peores niveles de calidad del aire se encuentran sobre los núcleos urbanos, y decrecen a medida que uno se aleja del centro, se nota que los mayores niveles de inmisión de ozono se encuentran en la periferia de las zonas urbanizadas.

Al pensar que al alejarse del centro el aire es más limpio, muchas urbanizaciones se están desarrollando de forma difusa en los alrededores de Madrid, a una distancia suficiente para depender y utilizar las infraestructuras y servicios ofertados por la capital para, erróneamente, no estar influenciado por el aire contaminado resultante de la existencia de áreas urbanas.

Esta actitud resulta en un proceso fuerte de incremento de zonas artificiales en los alrededores de las grandes ciudades, lo que tiene como consecuencia un empeoramiento significativo en cuanto a las emisiones de gases originadas del tráfico pesado en las carreteras radiales a los núcleos urbanos.


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Figura 7: Concentraciones de ozono y aumento de superficie artificial en la Comunidad de Madrid

Fuente: OSE


La conclusión inmediata es que la disminución de las concentraciones de NO2 y partículas en los núcleos urbanos españoles, especialmente los de mayor tamaño, y de ozono alrededor de las grandes ciudades, pasa ineludiblemente por la adopción de medidas relacionadas con la gestión del tráfico urbano, el desarrollo urbanístico y el fomento del transporte público. Pues la calidad del aire en el medio urbano está cada vez más ligada al tráfico.

10 Previsiones de futuro (Observatorio de la Sotenibilidad en España, 2007)

10.1 Estudios de Evaluación de Impacto: Programa ENHIS

El proyecto Sistema de información de Salud y medio ambiente en Europa (ENHIS)[4] estudió los beneficios que sobre la salud humana se derivarían de la reducción de la presencia de partículas y ozono en el aire que respiramos.

En lo que respecta al ozono, de mantenerse igual el resto de condiciones, una reducción de 10 µg/m³ en la media diaria (octohoraria) en verano supondría una reducción en 1,28 muertes postnatales/100.000 niños, de las que 0,75/100.000 serían mortalidad cardiovascular y 0,39/10.000 respiratorias. Entre la población de 15 a 65 años de edad el número de admisiones hospitalarias se reduciría en un 0,1% y entre los mayores de 65 años en un 0,5%.

Una reducción de los niveles máximos de ozono de 1 hora diaria (durante todo el año) en 10 µg/m³ estaría asociada con un descenso del 1,14% de las visitas a emergencias por asma entre las personas menores de 18 años.

En números absolutos, en las 33 ciudades para las que se disponen de medidas de ozono, y que suponen un total de 45 millones de personas, reducir la media diaria (octohoraria) de los niveles de ozono hasta 120 µg/m³ podría prevenir un total de 80 muertes, de ellas 48 por razones cardiovasculares y 21 por problemas respiratorios en el total de la población. Mientras que una reducción absoluta en 10 µg/m³ incrementaría considerablemente estos números hasta 567 muertes prevenibles, de las que 333 serían provocadas por problemas cardiovasculares y 174 por problemas respiratorios.


Cuadro 5: Intervalos de Confianza (IC) al 95

Fuente: Observatorio de la Sostenibilidad en España

Morbilidad

Reducción de ozono
Máximo horario diario
Fracción atribuible (%) IC 95%
Episodios de urgencias por asma en menores de 18 años
En 10 µg/m³
A 180 µg/m³
1,14
0,04
0,67
0,02
1,60
0,06

Episodios de urgencias por asma en mayores de 18 años

En 10 µg/m³
A 120 µg/m³
1,10
0,02
0,00
0,00
1,19
0,20

Ingresos hospitalarios respiratorios (15-64 años)

En 10 µg/m³
A 120 µg/m³
0,50
0,08
0,00
0,00
1,19
0,20


10.2 Previsiones del programa CAFE (Clean Air for Europe)


Cuadro 6: Efectos previsibles del ozono troposférico sobre la salud en España en el año 2020 y comparación con el año 2000

Fuente: OSE

Afección

Unidad Año 2000 Año 2020 Diferencia
Mortalidad aguda (todas las edades) Nº muertes prematuras 2.030 2.120 -90
Ingresos hospitalarios por causas respiratorias (personas mayores de 64 años) Nº de casos 1.560 1.990 -430
Días con restricción menor de actividades (en personas de 15 a 64 años) Nº de días 5.880.340 4.794.480 1.085.860
Utilización de medicamentos para trastornos respiratorios (niños de 5 a 14 años) Nº de días 2.280.180 1.497.950 782.230
Utilización de medicamentos para trastornos respiratorios (adultos mayores de 20 años) Nº de días 966.860 906.750 60.110
Síntomas de insuficiencia respiratoria, incluyendo tos (niños de 0 a 14 años) Nº de días 10.265.080 6.404.020 3.861.060


La UE ha realizado diversas proyecciones, en el marco del programa Aire Limpio para Europa (CAFE)[5], y de la Estrategia temática sobre la contaminación atmosférica, acerca de la situación de la calidad del aire que existirá en Europa en el año 2020 tras la aplicación de la normativa actualmente vigente o de próxima entrada en vigor, concretamente:

Establece una serie de escenarios para la UE-25 en el 2020 en lo relativo a: reducción de emisiones de los principales contaminantes, efectos previsibles de la contaminación atmosférica sobre la salud, mortalidad aguda asociada al ozono y por partículas, costes sanitarios asociados a la contaminación atmosférica y reducción de costes previstos asociados a los daños en cosechas (por efecto del ozono).

10.3 Previsiones para 2030

Describen los cambios esperados en las emisiones europeas de contaminantes atmosféricos (NOx, COVNM, SO2, NH3 y partículas) para el período 2000-2030, dentro de los escenarios de referencia y de máximas reducciones tecnológicamente viables —Maximum Technically Feasible Reductions (MTFR)—. Estos escenarios son completamente coherentes con los desarrollados dentro del programa CAFE.

En lo que se refiere al ozono, respecto a la salud: la media de muertes prematuras a las exposiciones al ozono fue de 49 casos por millón de habitantes en el año 2000 para la región de la Agencia Europea de Medio Ambiente (AEMA). Esta cifra se reducirá a 26 casos por millón de habitantes en el año 2030 dentro del escenario MTFR.

10.4 Propuestas de la Unión Europea

Estrategia temática de UE sobre la contaminación atmosférica (COM (2005) 447)

Su objetivo general es «alcanzar niveles de calidad del aire que no den lugar a riesgos inaceptables para la salud de las personas y el medio ambiente» (VI Programa de Medio Ambiente de la UE). En lo que se refiere al ozono se marca como objetivo la reducción en un 60% de la concentración de ozono y como objetivos concretos la reducción del 38% de muertes prematuras por exposición a partículas de diámetro inferior a 2,5 µm y ozono, así como una reducción del 15% de la superficie donde se superan los niveles críticos para el ozono.

La Agencia Europea del Medio Ambiente ha estimado la situación que existirá en esta materia en 2030 en 20 ciudades europeas tras la aplicación efectiva de la actual legislación de aire y sobre cambio climático (Escenario de la Acción Climática y de la Máxima Reducción posible (MRP)). Entre estas ciudades se encuentra Barcelona. Se prevén reducciones importantes de NO2 y partículas en el 2030. La tendencia para el ozono no es tan favorable. En la mitad de las ciudades consideradas se producirá un aumento de la concentración de ozono, especialmente en Londres y Lisboa. En las 10 ciudades restantes (Barcelona entre ellas) se esperan reducciones, aunque no tan significativas como el los casos anteriores.

Estrategia temática de UE para el medio ambiente urbano (COM (2005) 718)

La Estrategia temática para el Medio Ambiente Urbano está diseñada para abordar soluciones a medida y desarrollarlas a nivel local, con el fin de tener en cuenta la diversidad del entorno urbano en cuanto a historia, geografía, clima y condiciones administrativas y jurídicas. La UE considera que es el cauce más adecuado para respaldar a las autoridades locales en el fomento de las mejores prácticas, facilitando su uso generalizado e impulsando la creación más efectiva de redes de intercambio de experiencias entre ciudades. El transporte es una de las áreas prioritarias de la Estrategia por su impacto sobre la calidad del aire, el cambio climático y el desarrollo sostenible

Estrategia temática sobre medio ambiente y salud (COM (2003), 338 final)

La Estrategia Europea de Medio Ambiente y Salud, conocida como iniciativa SCALE, surge como respuesta a la necesidad de integrar la legislación ambiental con las medidas de protección de la salud humana, ya que las evaluaciones ambientales y las medidas políticas se habían venido centrando en contaminantes concretos de ámbitos ambientales definidos (la atmósfera, el agua, el suelo, etc.). Este enfoque ha permitido resolver muchos problemas sanitarios de origen ambiental, pero subestima las repercusiones sanitarias porque, en la práctica, la situación es mucho más complicada: los contaminantes se desplazan de un ámbito ambiental a otro y las personas están expuestas a un conjunto de contaminantes que interaccionan con el medio ambiente y con el organismo humano.

La Estrategia advierte acerca del hecho de que aproximadamente el 20% de la incidencia total de enfermedades puede achacarse a factores ambientales en los países industrializados.

Para lograr sus objetivos, la Estrategia ha previsto instituir un sistema integrado de vigilancia del medio ambiente y la salud para la recogida sistemática y exhaustiva de información, que los Estados miembros llevan ya a cabo a nivel nacional, cuya extensión a escala europea aportaría el valor añadido de generar efectos sinérgicos y facilitar la difusión de datos y metodologías.

10.5 Tendencias en España en materia de calidad del aire

En España, la mala calidad del aire es actualmente un problema fundamentalmente urbano estrechamente ligado al tráfico y al modelo de desarrollo urbanístico predominante. Las partículas y el ozono son los principales responsables del deterioro de la calidad del aire en las áreas urbanas españolas (y suburbanas en el caso del ozono).

Ley de Calidad del Aire y Protección de la Atmósfera (Gabinete de prensa MMARM, 2007)

La Ley de Calidad del Aire y Protección de la Atmósfera impulsada por el Ministerio de Medio Ambiente sustituye a la desfasada Ley de Protección del Medio Ambiente Atmosférico de 1972, al objeto de dotarnos de una legislación básica acorde con las circunstancias y exigencias actuales que suponga un avance en la reducción de la contaminación atmosférica y en la protección de las personas y el medio ambiente. La nueva norma se inspira en los principios de cautela y acción preventiva, de corrección de contaminación en la fuente y de quien contamina paga.

11 Bibliografía

Referencias bibliográficas

Baird, Colin  (2001)   Química ambiental.   Barcelona: Reverté. Versión española por Xavier Doménech. 

Consejería de Medio Ambiente y Ordenación del Territorio  (2007)   Estrategia de calidad del aire y cambio climático de la Comunidad de Madrid 2006-2012. Planazul   Madrid: Consejería de Medio Ambiente y Ordenación del Territorio 

Doménech, Xavier  (1991)   Química atmosférica: origen y efectos de la contaminación.   Madrid: Miraguano Ediciones. 

Figueruelo, Juan E.  (2004)   Química física del ambiente y de los procesos medioambientales   Barcelona: Reverté. 

Manahan, Stanley E.  (2007)   Introducción a la química ambiental.   México: Editorial Reverté y Universidad Nacional Autónoma de México. 

MMA  (2004)   «Bajo mayor control»,   Ambienta, Madrid: Ministerio de Medio Ambiente. Número 31, marzo. 

MMAMRM  (2008)   Perfil ambiental de España 2007: informe basado en indicadores.   Madrid: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino. 

Observatorio de la Sostenibilidad en España  (2007)   Calidad del aire en las ciudades. Clave de sostenibilidad urbana.   Madrid: Universidad de Alcalá, OSE, Mundiprensa. 

Sanz Sánchez, M.ª José et al.  (2001)   La contaminación atmosférica en los bosques: guía para la identificación de daños visibles causados por ozono   Madrid: Organismo Autónomo de Parques Nacionales. Ministerio de Medio Ambiente. 

Seoánez Calvo, Mariano  (2002)   Tratado de la contaminación atmosférica. Problemas, tratamiento y gestión   Madrid: Mundi-Prensa. 

Velázquez de Castro, Federico  (2001)   El ozono, ¿cuándo protege y cuando destruye?   Madrid: Mc Graw-Hill / Interamericana de España, S. A. U.  

de la Cruz Leiva, Jesús  (1994)   Regímenes cuasiestacionarios de ozono superficial en las Islas Canarias   Tesis doctoral dirigida por Pedro Sánchez Díez. Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Complutense de Madrid. Madrid 

Cuevas Agulló, Emilio  (1995)   Estudio del comportamiento del ozono troposférico en el observatorio de Izaña (Tenerife) y su relación con la dinámica atmosférica.   Tesis doctoral dirigida por Elvira Zorita García. Departamento de Física de la Tierra, Astronomía y Astrofísica I, Facultad de Ciencias Físicas, Universidad Complutense de Madrid. Madrid. 

Delgado Saborit, Juana M.ª  (2004)   Validación e implementación de técnicas de captación pasiva para el estudio de los niveles y efectos de ozono troposférico y dióxido de nitrógeno en un área costera mediterránea.   Tesis doctoral dirigida por Vicente Esteve Cano. Departamento de química orgánica e inorgánica, Universitat Jaume I. Castellón de la Plana. 

Sabillón Rodríguez, Danelia  (2002)   Determinación de los factores de emisión de monoterpenos en tres especies típicas de la vegetación terrestre mediterránea: Pinus pinea, Pinus halepensis y Quercus ilex   Tesis doctoral dirigida por Lázaro V. Cremades Oliver. Universitat Politécnica de Catalunya 

Velázquez de Castro, Federico  (1997)   Modelización y análisis de las concentraciones de ozono troposférico.   Tesis doctoral dirigida por Federico López Mateos. Departamento de Ingeniería química de la Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid. Madrid 

Recursos en internet

http://www.gva.es/ceam
Centro Estudios Ambientales del Mediterráneo (CEAM): estudio y evaluación de la contaminación por ozono troposférico.

http://www.ciemat.es
Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT): evaluación de la calidad del aire en España, mediante modelización. Unidad de Contaminación atmosférica.

http://www.csic.es
Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC): estudio y evaluación de la contaminación atmosférica por material particulado en España.

http://www.prtr-es.es
PRTR-España es, a partir del 1 de enero de 2008, el Registro Estatal de Emisiones y Fuentes Contaminantes.

http://www.isciii.es
Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) (Área de Contaminación Atmosférica), depositario del Patrón Nacional de Ozono.

http://www.marm.es
Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino (MARM). Dentro de su página se pueden encontrar los siguientes documentos:


Notas


[1]: Este artículo forma parte del trabajo de documentación Glosario de términos clave relacionados con un urbanismo y una arquitectura más sostenibles realizado en Departamento de Urbanismo y Ordenación del Territorio de la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid, desarrollado a lo largo del curso de doctorado Por una Ciudad más Sostenible. El Planeamiento Urbano frente al Paradigma de la Sostenibilidad bajo la tutela de Agustín Hernández Aja
[2]: El trabajo consiste en la recopilación de citas de distintas fuentes por lo que cada apartado aparece acompañado de su referencia junto al título.
[3]: AOT 40 del inglés Amount Over Treshold. Índice que mide la concentración de ozono en el ambiente como la suma de la diferencia entre las concentraciones superiores a los 80 µg/m³ (= 40 partes por mil millones o 40 ppb) y 80 µg/m³ a lo largo de un período dado (que para el caso de la protección a la vegetación son los meses de mayo, junio y julio) utilizando únicamente los valores horarios medidos entre las 8.00 y las 20.00 horas, hora central europea
[4]: En inglés: Environement and Health Information System in Europe
[5]: Clean Air for Europe


Edición del 4-5-2012
Edición: César Corrochano Barba
Documentos > Temas de sostenibilidad urbana > http://habitat.aq.upm.es/temas/a-ozono-troposferico.html   
 
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