El aire: características y su contaminación Gestión Ambiental - 2016 CONTAMINACIÓN DEL AIRE La contaminación del aire es uno de los problemas ambientales más importantes, y es resultado de las actividades del hombre. Las causas que originan esta contaminación son diversas, pero el mayor índice es provocado por las actividades industriales, comerciales, domésticas y agropecuarias. HACIA UNA GESTIÓN INTEGRAL DE LA CALIDAD DEL AIRE NUESTRA LATINOAMÉRICA, COMO EL RESTO DEL PLANETA, PRESENTA SERIOS PROBLEMAS ATMOSFÉRICOS, QUE SE MANIFIESTAN EN: 1. DETERIORO DE CAPA DE OZONO ESTRATOSFÉRICO 2. PROCESO DE CAMBIO CLIMÁTICO La troposfera, altitud 10-16 kms Concentra 95% de masa atmosférica (vapor de agua y nubes) Se origina el clima Se mezclan los componentes de aire -INGRESO DE RAYOS ULTRAVIOLETA QUE CAUSAN DAÑOS A LAS PERSONAS, CEGUERA EN ANIMALES, ETC. * AUMENTO DE TEMPERATURA * DESHIELOS Y ELEVACIÓN DE NIVEL DEL MAR • INCREMENTO Y CAMBIO DE CICLO HURACANES Y LLUVIAS •DAÑOS EN PÉRDIDAS HUMANAS Y MATERIALES 3 LA ATMÓSFERA: es capa delgada mezclados que de una gases cubren la superficie de la tierra. Su masa total aproximadamente es de 5.14x1015 toneladas métricas, y tiene aproximadamente 10,000 km de espesor. Mas del 99% de su masa total se encuentra dentro de aproximadamente primeros 50 km de altitud los IMPORTANCIA DE LA ATMÓSFERA •Capa protectora •Fuente de dióxido de carbono y oxígeno •Fuente de nitrógeno •Transporta agua •Filtra, absorbe y re-absorbe la radiación electromagnética del sol Los Contaminantes Atmosféricos Se entiende por contaminación atmosférica la presencia en el aire de sustancias y formas de energía que alteran la calidad del mismo, de modo que implique riesgos, daño o molestia grave para las personas, bienes y los recursos naturales. Con frecuencia, los contaminantes naturales ocurren en cantidades mayores que los productos de las actividades humanas, los llamados contaminantes antropogénicos. Sin embargo, los contaminantes antropogénicos presentan la amenaza más significativa a largo plazo para la biosfera. Algunos episodios de contaminación del aire asociados con muertes. (Elson, 1992) Con la industrialización los impactos locales de la contaminación del aire sobre la salud humana y del ambiente empiezan a documentarse de manera sistemática. FECHA LUGAR Exceso de muertes Diciembre 1873 Londres, UK 270-700 Febrero 1880 Londres, UK 1000 Diciembre 1892 Londres, UK 1000 Diciembre 1930 Meuse Valle, Bélgica 63 Octubre 1948 Donora, USA 20 Diciembre 1952 Londres, UK 4000 Noviembre 1953 New York, USA 250 Enero 1956 Londres, UK 480 Diciembre 1957 Londres, UK 300-800 Noviembre-Diciembre 1962 New York, USA 46 Diciembre 1962 Londres, UK 340-700 Diciembre 1962 Osaka, Japón 60 Enero-Febrero 1963 New York, USA 200-405 Noviembre 1966 New York, USA 168 Los principales contaminantes del aire se clasifican en: •PRIMARIOS : Son los que permanecen en la atmósfera tal y como fueron emitidos por la fuente. Para fines de evaluación de la calidad del aire se consideran: óxidos de azufre, monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, hidrocarburos y partículas. •SECUNDARIOS : Son los que han estado sujetos a cambios químicos, o bien, son el producto de la reacción de dos o más contaminantes primarios en la atmósfera. Entre ellos destacan los oxidantes fotoquímicos y algunos radicales de corta existencia como el ozono. Emisión de CO2 – Fuente : Wikipedia CONTAMINACION ATMOSFERICA El aire limpio y puro forma una capa de aproximadamente 500 000 millones de toneladas que rodea la Tierra y su composición es la de la Tabla 1 En la Tabla 2 se resumen los principales contaminantes gaseosos del aire Tabla 1.- COMPOSICION DEL AIRE PURO Componente % en volumen Nitrógeno Oxígeno Dióxido de Carbono Argón Neón Helio Criptón Xenón Hidrógeno Metano Óxido nitroso Vapor de Agua Ozono Partículas 78.03 20.99 0.03 0.94 0.00123 0.0004 0.00005 0.000006 0.01 0.0002 0.00005 Variable Variable Variable Tabla 2.- PRINCIPALES CONTAMINANTES GASEOSOS Clase Primarios Secundarios Compuestos SO , H S SO3, H2SO4, 2 2 con azufre MSO4 Compuestos orgánicos C1–C5 Cetonas, aldehídos, ácidos Compuestos con NO, NH3 nitrógeno NO2, MNO3 Óxidos de CO (CO ) 2 carbono --- Halógeno --- HCl, HF PRINCIPALES CONTAMINANTES FUENTES Dióxido de azufre y partículas Quema combustibles, fundidoras Ozono Reacciones fotoquímicas Polens Árboles, semillas, plantas, pastos Plomo y manganeso Automóviles Plomo y cadmio Emisiones industriales COV´s, hidrocarburos aromáticos policíclicos Solventes petroquímicos, vapores de combustibles almacenados Óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono Quema de combustibles Dióxido de carbono Quema de combustibles, actividad metabólica Partículas Humo de tabaco, resuspensión, condensación de vapores y productos de combustión Vapor de agua Actividad biológica, combustión, evaporación Compuestos orgánicos volátiles Volatilización, combustión, pintura, acción metabólica, pesticidas, insecticidas, fungicidas Esporas Hongos, moho Predominantemente en exteriores Ambas, interiores y exteriores PRINCIPALES CONTAMINANTES FUENTES Radón Suelo, materiales de construcción, agua Formaldehido Aislantes, equipamiento de edificios, humo de tabaco Asbestos Retardadores de fuego, aislantes Amonio Productos de limpieza, actividad metabólica Compuestos aromáticos policíclicos, arsénico, nicotina, acroleina Humo de tabaco COV´s Adhesivos, solventes, cocinar, cosméticos Mercurio Fungicidas, pinturas, derrames Aerosoles Productos de consumo, polvo de casa Alergenos Polvo de casa, descamación piel de animales o pelusas Microorganismos Infecciones Predominantemen te en interiores PM2.5: son partículas en suspensión con un diámetro aerodinámico de hasta 2.5 µm, denominadas partículas finas o fracción fina (que por definición incluye a las partículas ultrafinas). PM10: son partículas en suspensión con un diámetro aerodinámico de hasta 10 µm, es decir, comprende las fracciones fina y gruesa. EMISIONES DE PM10 EN ALGUNAS CIUDADES DE LA REGIÓN (partículas de menos de 10 micras) EL MATERIAL PARTICULADO ES EL PRINCIPAL CONTAMINANTE QUE RESULTA DE LA QUEMA DE COMBUSTIBLE. EXISTE MAS AVANCE EN MEDICIÓN DE PM10 Y RECIEN SE COMIENZA CON PM2.5 (SE ELABORA NORMA) CIUDAD PORCENTAJE DE EMISIONES DE PM10 MÓVILES BOGOTÁ BUENOS AIRES LIMA CIUDAD DE MÉXICO SAO PAULO (PST) SANTIAGO FIJAS 66,6 33,4 63,6 4,0 66,3 (80*) 33,0 (19) 61,4 44,8 56,4 ÁREA 0,0 32,4 0,7(1) 32,7 55,2 31,4 FUENTE: EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE EN LA SALUD DE AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE OPS, 2005 * Plan Integral de saneamiento atmosférico Lima-Callao) 5,9 0,0 12,2 14 Focos de emisión AEROSOLES: También se les conoce como materia particulada incluye cualquier partícula sólida o líquida (a excepción del agua) suspendida en el aire tales como metales, polvos, humos y gotitas pequeñas de ácido sulfúrico. Su efecto inmediato más notorio es visibilidad reducida. Día limpio Día moderadamente contaminado INVERSIÓN TÉRMICA Normalmente, el aire de las capas bajas es más caliente que el de las superiores, lo cual le lleva a ascender hasta enfriarse. Ello permite una continua circulación atmosférica en sentido vertical que renueva el aire de las diferentes capas. La inversión térmica es un fenómeno meteorológico que se da en las capas bajas de la atmósfera terrestre. Consiste en el aumento de la temperatura con respecto a la altitud en una capa de la atmósfera LA ISLA DE CALOR Comúnmente se da el fenómeno de elevación de la temperatura en zonas urbanas densamente construidas causado por una combinación de factores tales como la edificación, la falta de espacios verdes, los gases contaminantes o la generación de calor. Se ha observado que el fenómeno de la isla de calor aumenta con el tamaño de la ciudad y que es directamente proporcional al tamaño de la mancha urbana. TIPOS DE CONTAMINANTES DEL AIRE CONTAMINANTES INORGÁNICOS (1) CO La fuente fundamental es la combustión incompleta de cualquier tipo de combustible. En menor proporción de fuentes naturales (volcanes o disociación atmosférica de los intermediarios del CO2 en la formación del smog) o ciertas industrias. CO2 Solo se considera contaminante si su concentración esta por encima de 350 ppm. Óxidos de S (SO2 y SO3) El mas abundante es el SO2 que se emite a la atmósfera al quemar combustibles fósiles. Se transforma en SO3 y otros óxidos . H2S Se localiza en plantas industriales de procesado de papel, de tratamiento de aguas residuales , altos hornos, ect. Óxidos de Nitrógeno (NOx ) N 2O, NO y NO2. Se obtienen al quemar combustibles fósiles. Compuestos halogenados Se incluyen todos los derivados de F Cl y Br Los mas abundantes son : Cl2 , F-, HCl, freones y los pesticidas y herbicidas halogenados. TIPOS DE CONTAMINANTES DEL AIRE CONTAMINANTES INORGÁNICOS (2) Metales e iones metálicos Se consideran tóxicos, y se pueden encontrar en la atmósfera 27 metales , los mas peligrosos son : Hg, Be, Pb, Cd, Ni y Sb. Hg : Es un líquido con alta presión de vapor. Llega a la atmósfera procedente de la volatilización en fusiones metálicas y en combustiones. Pb : Procede fundamentalmente de la gasolina que contiene tetraetilplomo Be : Se evapora y forma suspensiones , donde se utilizan herramientas de corte y molienda Cd : Aparece asociado en la corteza terrestre al Pb y al Zn, por lo que aparece como contaminante en refino y fabricación de dichos metales CONTAMINANTES ORGÁNICOS Los hidrocarburos que contribuyen a la contaminación del aire contienen entre 1 y 5 átomos de C : alifáticos, olefinicos, aromáticos y aromáticos policíclicos. Al combinarse con O3 , O2 , o compuestos intermediarios se transforman en aldehídos o cetonas (formaldehído y benzaldhido). La degradación química de estos compuestos en presencia de óxidos de nitrógeno y radicales NO , da lugar a perxiacilos (PAN y PBN). Otros compuestos orgánicos (volátiles) se obtienen de otras fuentes como: Refinerias, Centrales térmicas, Industrias Farmacéuticas, Industrias Químicas, ect.. MACROPARTICULAS Dependen de la industria y del tipo de combustión Al quemar cualquier combustible fósil se producen todo tipo de cenizas Industria del cemento : carbonatos y silicatos Industrias metalúrgicas: depende del proceso de refinado y procesado de metales. En los altos hornos: C y carburo de hierro ANÁLISIS DE LOS CONTAMINANTES ORGANICOS DEL AIRE METODOS DE ANÁLISIS Separación de Compuestos orgánicos en el aire Los contaminantes orgánicos del aire son muy diversos ,y se encuentran en estado gaseoso, o en forma de macropartículas, generalmente de tamaño inferior a 10 μm. La toma de muestra debe estar diseñada de manera que atrape partículas de este tamaño. Una vez tomada la muestra, a porción de materia orgánica se separa por extracción selectiva. Un esquema general de esta separación puede ser el siguiente: Filtro con particulado Añadir éter +H2SO4 Fase orgánica con éter Fase acuosa con ácido Añadir NaOH 5 N y extraer con éter Compuestos básicos Fase con NaOH Añadir H2SO4 y extraer con éter Compuestos ácidos NaOH 2 N Fase con éter Evaporar Residuo neutro Transporte y dispersión Criterios para evaluar la calidad del aire Los siguientes instrumentos son utilizados comúnmente como dispositivos de control de contaminación en la industria o en vehículos. Pueden transformar contaminantes o eliminarlos de una corriente de salida antes de ser emitidos a la atmósfera. • Precipitadores electrostáticos, y filtros de aire • Carbón activado • Condensadores • Convertidores catalíticos • Recirculación de gases de escape • Desulfuración de gas de flujo y otros gas scrubbers • Columnas incineradoras
