Temas 1 y 2

Contaminación Atmosférica, curso 2007/08
Problemas propuestos (Temas 1 y 2)
Tema 1.
1.1 Expresar el umbral de alerta de ozono en ppb’s.
1.2 Determinar a cuántos µg/m3 equivalen 25 ppmv de CO.
1.3 Estimar la densidad del aire a temperatura y presión ambiente (25ºC y 1 atm), suponiendo que
está constituido únicamente por 78% de nitrógeno y 22% de oxígeno.
1.4 Estimar a cuánto equivalen 350 unidades Dobson en ppb y en µg/m3, suponiendo que el ozono
se distribuyese homogéneamente en la estratosfera y que ésta se encontrase toda a ella a 0.01
atm de presión y 20ºC de temperatura.
1.5 Informe Apheis II sobre el efecto de las partículas atmosféricas sobre la salud en la ciudad de
Sevilla: a) ¿Cuál es el efecto previsto si Sevilla cumple los límites de contaminación diaria y media
anual? b) Si se reducen aún más dichos límites, hasta por debajo de la mitad del valor establecido
¿se espera una mejora apreciable en los efectos sobre la salud, o el límite de 2010 es
satisfactorio?
1.6 Informe EMECAS sobre el efecto de los contaminantes urbanos sobre la salud en las ciudades
españolas: a) ¿qué destacarías de los datos de defunciones e ingresos hospitalarios de la tabla 4
del informe? ¿existe una correlación entre tamaño de ciudad y efectos sobre la salud? comenta los
datos correspondientes a la ciudad de Sevilla. b) haz lo mismo para los datos de concentraciones
de la tabla 5. c) a la vista del informe, ¿te parecen fiables los datos de la figura 3 que asocian tasas
de mortalidad a concentraciones de diversos contaminantes? ¿criticarías algún aspecto de la
metodología?
Tema 2.
2.1 Una ciudad tiene la siguiente descripción: W=5 Km, L=15 Km, u=3 m/s, H = 1000 m. La
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concentración de fondo de monóxido de carbono es b=5 µg/m . El índice de emisiones por unidad
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-1
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de área es q = 4⋅10 g s m . ¿Cuál es la concentración de CO sobre la ciudad?
2.2 El 10 de Febrero de 2003, se tomaron las siguientes lecturas de concentración de CO en
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estaciones de vigilancia de Sevilla: Alcalá de Guadaira: 600 µg/m ; Parque de los Príncipes: 2200
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µg/m Teniendo en cuenta que los vientos preferentes en Sevilla ciudad son de componente sur
(velocidad del viento ese día u = 1 km/h), y que la distancia de la dársena al cementerio es de 10
Km, hacer una estimación, utilizando el modelo de celda fija estacionaria, de cuál es la cantidad de
CO que se emite en Sevilla por metro cuadrado y por segundo. Suponer que la altura de mezclado
sobre la ciudad son 1000 m.
2.3 Para la ciudad del problema 2.1, las condiciones meteorológicas se presentan el 40% del
tiempo. Durante el 60% restante, el viento sopla en la dirección perpendicular (a lo largo del lado
W) con una velocidad de 6 m/s y la misma altura de mezclado ¿Cuál es la concentración promedio
anual de CO en la ciudad?
2.4 Una ciudad se encuentra situada a lo largo de un valle flanqueado por colinas de 350 metros
de altitud media y que provocan casi permanentemente una inversión térmica de origen
topográfico. La climatología de la zona incluye vientos dirigidos a lo largo del valle, de fuerza media
5 m/s durante las 12 horas de día, y de sentido opuesto y fuerza media 1m/s durante las 12 horas
nocturnas. La anchura media del valle es de 2500 metros y la longitud de la zona poblada es de 7
km desde el inicio de la ciudad hasta el final de la misma. Conforme al inventario de emisiones del
ayuntamiento de la ciudad, la población emite 12 toneladas diarias de NOx a la atmósfera y no
especifica fuentes puntuales. Mediciones de la red de vigilancia dan valores medios diarios de 20
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g/m de este contaminante fuera del casco urbano y 195±30 g/m en el interior. Comprueba si el
dato de emisiones ofrecido por el ayuntamiento es consistente con las mediciones de la red de
vigilancia en el interior de la ciudad.
2.5 Una industria emite 20 g/s de SO2 a una altura h = 30 m. La velocidad del viento es 3 m/s. Los
valores de σy y σz a una distancia de 1 Km en la dirección del viento son 30 m y 20 m
respectivamente. Estima las concentraciones de SO2 a 1 Km de distancia de la base de la
chimenea y
(1) A ras del suelo y en el eje del viento
(2) A 10 metros de altura y en el eje del viento
(3) A ras del suelo y a 10 metros de distancia del eje del viento
2.6 Consideremos de nuevo el caso del problema 2.5 pero suponiendo que ahora existe una capa
de inversión a 100 metros de altura. Recalcula ahora las concentraciones suponiendo que se ha
alcanzado el límite de mezclado vertical. ¿Sale más o menos concentración?
2.7 Una industria se encuentra a 3 km al norte del centro de una ciudad y emite 40 g/s de SO2. La
chimenea tiene una altura de 45 m y el ascenso vertical se estima que es de 90 metros. Determina
la concentración de SO2 en el centro de la ciudad y a ras de suelo, en los siguientes casos:
a) cuando el viento sopla del norte con una velocidad de 2.5 m/s
b) cuando el viento sopla del norte con una velocidad de 5 m/s
c) cuando el viento sopla del noroeste con una velocidad de 5 m/s
2.8 Una industria emite 25 gramos por segundo de óxidos de nitrógeno y 250 gramos por segundo
de CO. La altura efectiva de la chimenea (h) es de 80 metros y la temperatura de emisión 60 ºC.
Nos encontramos en un día soleado con un viento de velocidad u = 5 m/s y una temperatura
ambiente de 25ºC (clase de estabilidad atmosférica: C).
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a) Estima la concentración de NOx en g/m a ras de suelo y a una distancia de 1 km de la
chimenea en la dirección del viento (y=0, z=0).
b) Repite el cálculo en la misma posición para el CO pero teniendo en cuenta que este
contaminante no es absorbido por el suelo y es reflejado. Intenta resolver esta parte aprovechando
el resultado obtenido en a) y con el mínimo de operaciones.
c) El CO tiene un tiempo de vida media de 1 hora en aire. Teniendo en cuenta este dato, ¿en qué
tanto por ciento se reduciría la concentración de CO con respecto a lo calculado en el apartado
anterior?
2.9 Determina la concentración de un contaminante, a ras del suelo y en el eje del viento, y a 4 km
de distancia de la base de la chimenea, con los siguientes datos:
Datos de la chimenea
Velocidad de salida de los gases: 12.2 m/s
Diámetro de la chimenea: 3.81 m; Altura (física) de chimenea: h0 = 68.58 m
Temperatura de salida de los gases: 394.3 K
Índice de emisión de contaminante: 47.25 g/s
Condiciones Atmosféricas
Temperatura ambiente: 291.48 K; Velocidad del viento: 2.5 metros
Altura de mezclado: 3000 metros (en el caso de usar el modelo unidimensional)
Presión: 1000 milibares
Estabilidad: B y F (hacer los cálculos para ambas y comparar)
Tipo de suelo: Urbano
Utiliza para ello todas las fórmulas, gráficas o tablas que puedas necesitar de las diapositivas o
libros especializados.