Contaminación atmosférica

Taller de Problemáticas Ambientales
2012
Contaminación atmosférica
María Alejandra Martínez-Ghersa
Cátedra de Ecología
[email protected]
Nitrogeno N2
Oxigeno
Argon
O2
Ar
78.1 %
99,6 %
20.9 %
0.9 %
Vapor de agua
0.39 %
Dioxido de carbono CO2
0.039 %
Metano
CH4
0.00018 %
Oxido nitroso
N2O
0.000032 %
Sulfur Hexafluoride SF6
0.00000000067 %
0,4 %
0.01 %
Unidades
• ppm CO2= micromol/mol =10-6 mol CO2/mol aire seco (por cada
millon de partes de aire seco cuantas partes de CO2)
• 10 000 ppm = 1 %
• ppb O3 = nanomol/mol = 10
-9
millones de partes de aire seco)
• 1 Pg = 1 Petagram = 1x10
• 1 Tg = 1 Teragram = 1x10
15g
12g
mol O3/mol aire seco (por cada mil
= 1.000 millones tons = 1 Gigaton
= 1 millon tons
Contaminación atmosférica
Contaminación atmosférica
• Contaminación, del latín contaminare;
manchar ensuciar
Contaminación atmosférica
• Presencia de uno o más contaminantes en
concentraciones o niveles tales que
perjudiquen o molesten la vida, salud,
bienestar humano, flora o fauna o degraden la
calidad del aire, bienes, recursos nacionales o
de particulares.
Academia de Cs española
Contaminación atmosférica
Cualquier “cosa” que se añada al aire, al agua,
al suelo o a los alimentos y que amenace la
salud, la supervivencia, o las actividades de los
seres humanos o de otros organismos vivos, se
denomina contaminación o polución
Ministerio Ambiente Chile.
Contaminación atmosférica
"La introducción en la atmósfera, por el hombre,
directa o indirectamente, de sustancias o de
energía que tengan una acción nociva de tal
naturaleza que ponga en peligro la salud del
hombre, que cause daños a los recursos biológicos
y a los ecosistemas, que deteriore los bienes
materiales y que dañe o perjudique las actividades
recreativas y otras utilizaciones legítimas del
medio ambiente".
CEE
Marzo 2011
392,40 ppm
Marzo 2012
394,45 ppm
36 % los
ultimos 150
anios, la
mitad en los
ultimos 30
NOAA (Administracion Nacional del Oceano y del Espacio)
Carbon Cycle Greenhouse Gases global air sampling network
Ind Revolution
Principales fuentes de emisión de CO2
Contaminantes
Un contaminante es toda sustancia
• ajena a la composición de la atmósfera que
pasa a ella y permanece allí durante un
tiempo.
• conforman la atmósfera pero que se
presentan en concentraciones superiores a
las naturales.
Contaminantes
• Toda sustancia química, física o biológica que
al agregarse al aire en cantidades suficientes
puede causar efectos medibles sobre los
humanos, animales, plantas o materiales
Contaminación atmosférica
TRANSPORTE
INMISIÓN
EMISIÓN
TRANSFORMACIÓN
Análisis impacto contaminantes
Emisiones
(ej. kg/año de SO2)
Incremento de las Concentraciones
Ambientales
Impacto
(ej. Casos de Enfermedad debidos al SO2)
Costo
(ej. Costo de las Enfermedades debidas al SO2)
Impacto
(ej.mg/ m3 de SO2 para las regiones afectadas)
Función Dosis-Respuesta
Concentración
Contaminación atmosférica
• Los principales contaminantes son:
•
•
•
•
•
MONÓXIDO DE CARBONO
ÓXIDOS DE NITRÓGENO
ÓXIDOS DE AZUFRE
HIDROCARBUROS o VOCs
PARTÍCULAS
III REUNIÓN DE SALUD AMBIENTAL “PRIORIDADES
DE ACTUACIÓN PARA DETENER Y REVERTIR LA
CONTAMINACIÓN EN LAS CIUDADES”
GESTIÓN AMBIENTAL, CALIDAD DEL AIRE EN
AMERICA LATINA
-EXPERIENCIAS Y EXIGENCIASGUADALAJARA, 25 DE JULIO DE 2006
PORQUÉ VINCULAR SALUD Y MEDIO AMBIENTE ?
* Se estima que entre el 25 y el 33% de los problemas de salud
en el mundo aparecen como consecuencia de condiciones
ambientales adversas (World Health Report 1999)
* Se estima que en el año 2000 murieron cerca de 4.7 millones de
niños por condiciones ambientales dañinas (Banco Mundial
2002)
* Las condiciones ambientales dañinas están vinculadas con mala
calidad del aire en las ciudades, del agua, inadecuada disposición
de residuos sólidos, deficiencia y malos hábitos alimentarios y
contaminación química
ANÁLISIS CON UNA PERSPECTIVA ADECUADA
Malnutrición
Suministro de agua
Alcohol
Enfermedades ocupacionales
Tabaquismo
Drogas
Contaminación atmosférica
YDL: Del inglés years of life diseased
YLL: Del inglés years of life lost
• Procesos derivados de la acción
humana
– De origen urbano
– De origen industrial.
• Estos procesos pueden ser debidos a:
– Focos fijos de emisión
– Focos móviles de emisión (vehiculos y aviones))
Fuentes antropogénicas de emisiones primarias
Fuentes antropogénicas
Procesos urbanos
Procesos industriales
Fijos
Móviles
Fijos
Contaminantes
Óxidos de nitrógeno
(NOx),
Monóxido de C (CO)
Hidrocarburos (HC),
Metales pesados
Dióxido de azufre (SO2)
Óxidos de nitrógeno
(NOx),
Hidrocarburos (HC),
Compuestos de plomo.
Composición de los combustibles
fósiles
Combustible Contenido
especifico
de C
(kgC/kg)
Contenido
especifico
de energía
(kWh/kg)
Emisiones
de CO2
(kgCO2/kg)
Emisiones
de CO2
(kgCO2/kWh)
Composición
Carbon
0.75
7.5
2.3
0.37
C, O, H, S
Nafta
0.90
12.5
3.3
0.27
C, O, H, S, N
Gasoil
0.86
11.8
3.2
0.24
C, O, H, S, N
Gas Natural
0.75
12.0
2.8
0.23
C, O, H
2010
•37.000.000.000 tn CO2e
•Equivalente a un cono de superficie igual a la
ciudad de Buenos Aires y 2.87 km de altura
Lluvia Acida PH < 5,6
Causas
•CO2, Óxidos de N y S se oxidan y forman acido
carbónico, sulfúrico, nítrico bajando el
pH de la lluvia
•Importante en los 50 y 60 en Europa y a fines
de los 70s en EEUU
Consecuencias
•Baja del pH del suelo y del agua
•Fertilización con N
•Liberación de elementos alcalinos, aluminio y
metales pesados de los suelos
•Daño a infraestructura
•Mortandad de anfibios, peces y bosques de
coníferas
Bosque afectado por lluvia ácida
Construcciones afectadas por lluvia
ácida
• Procesos de origen natural:
Fuentes
naturales
Contaminantes
Volcanes
SOx,partículas
Incendios forestales
CO,CO2,NOX,
partículas
Vegetación
Vegetación en
descomposición
Suelo
Espuma de mar
Hidrocarburos VOCs
CH4, H2S
Polvo
Partículas de sal
Porcentaje de emisión de los contaminantes
Gas
Producción
natural
Producción
antropogénica
NOx
88,7%
11,3%
CO
90,6%
9,4%
SO2
55,6%
43,7%
HC
84,5%
15,5%
CONTAMINACION
ACT HUMANA
FUENTES
NATURALES
CONTAMINACION
ACT HUMANA
O3
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
• El ozono se genera por la acción de la luz
ultravioleta sobre el dióxido de nitrógeno
• NO2
• O + O2
NO + O
O3
¿Por qué varía su concentración?
O3
+
OZONO
O2
NO2
O
+
luz
NO
O3
OZONO
+
O2
NO2
+ VO
C
NO
O
+
luz
• EL HOMBRE (combustibles fósiles) (1/3)
solventes
automóviles
industrias
automóviles
industrias
Fuentes de VOC
servicios
Fuentes de NOX
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
Hidrocarburos VOCS antropogenicos importantes son:
• METANO,
• TOLUENO,
• BUTANO,
• ETANO,
• BENCENO
• PROPANO Y
• ETILENO
• BIOGENICAS (suelo y plantas) (2/3)
VOCc naturales importantes son:
• ETILENO
• ISOPRENOS
• TERPENOS
• MONOTERPENOS
• BIOGENICAS (suelo y plantas) (2/3)
Potencial de
emision de la
especie vegetal
Suelo, Disponibilidad
de agua, C, N
Densidad de hojas
Plagas/
enfermedades
VOC
NOX
O3 Concentration (ppbv)
Mediciones de ozono troposférico
80
60
40
20
0
1870
1890
1910
1930
1950
1970
1990
Redrawn from: Marenco et al. 1994.
J. Geophy. Res. 99: 16,617-16,632
Distribución global del ozono
troposférico
El ozono puede dañar el revestimiento de los
pulmones
Daño del ozono en las hojas
Disminución en el rendimiento
trigo
soja
Gases con Efecto Invernadero
Gas
Formula
Contribución
(%)
Cambio climático
Vapor de Agua
H2O
36 – 72 %
Dióxido de C
CO2
9 – 26 %
Metano
CH4
4–9%
Ozono
O3
3–7%
Gas
Vida
media
Potencial de calentamiento
global (GWP) para diferentes
períodos
100años
20-años
500años
CO2
1
1
1
1
CH4
12
72
25
7.6
Oxido de
N
114
289
298
153
CFC-12
100
11 000
10 900
5 200
Dr Jekill and Mr Hyde
Ozono bueno y Ozono
malo
FUENTES
NATURALES
CONTAMINACION
ACT HUMANA
Cambios en la composición química
EMISIONES
CONTAMINACION
REGIONAL
CONTAMINACION
GLOBAL
H2O CO2 O3
NOx
SOx
CO VOCs
metales pesados
lluvia acida
NOx CFC
CH4 N2O
O3
SOx
NOx
Disminución
O3
Estratosférico
Aumento de
UVB
Aumento de
absorción
de IR
Calentamiento
global
Fuentes humanas/naturales
CONTAMINACION
LOCAL
FUENTES
NATURALES
CONTAMINACION
ACT HUMANA
Preguntas sin responder !!
• Los árboles en los bosques secuestrarán más o
menos carbono ante un aumento en los
niveles de CO2 ?
• Una mayor concentración de CO2 podrá aliviar
otros estreses (e.g. ozono, sequía, baja
fertilidad en los suelos)?
• Cuales serán los efectos de la interacción de
aumento en los niveles de CO2 y ozono?
Efectos de CO2 y Ozono
Efectos de CO2 :
+ fotosintesis
+ crecimiento
+ eficiencia uso del agua
Efectos de O3 :
– fotosíntesis
– crecimiento
+ muerte de hojas
Efectos de CO2 and O3 en el
crecimiento de los árboles
8000
Alamo
Abedul
b
b
6000
a
a
a
4000
Arce
b
a
c
ab
a
a
a
2000
CO2 + O3
O3
CO2
Control
CO2 + O3
O3
CO2
Control
CO2 + O3
O3
CO2
0
Control
g m-2
Productividad
acumulada
Hojas
Ramas
Raices gruesas
Raices finas
ACT HUMANA
?
Cambios en el uso
de la tierra
?
?
?
?
Diversidad especies
Composicion
gases atmosfera
Clima
?
?