CONTAMINACION DEL AIRE - Biblioteca Central de la...
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Mg. AMANCIO ROJAS FLORES
CONTAMINACION DEL AIRE
AIRE1.- CALIDAD DEL AIRE
El aire es un término que se usa para describir la mezcla de gases existentes
en una capa relativamente delgada alrededor de la tierra. La composición de
esta mezcla va desde el nivel del suelo hasta una altura aproximada de 100
kilómetros; se considera normalmente constante.
CUADRO 1 Componentes del Aire No Contaminado
1a Componentes Principales del Aire
COMPONENTES PRINCIPALES
CONCENTRACION(Porcentaje en
volumen)
PESO TOTAL(Millones de Toneladas)
Componentes principales
Nitrógeno (N2)
Oxígeno (O2)
Argón (Ar)
Dióxido de carbono (CO2)
78.09
20.95
0,93
0,032
4 220 000
1 290 000
72 000 000
2 700 000
2
COMPONENTES
CONCENTRACION
(Porcentaje en
volumen
PESO TOTAL
(Millones de Tons.)
Componentes menores
Neón (Ne)
Helio (He)
Metano (CH4)
Criptón (Kr)
Hidrógeno (H2)
Oxido Nitroso (N2O)
Monóxido de Carbono (CO)
Xenón (Xe)
Ozono (O3)
Amoniaco (NH3)
Dióxido de Nitrógeno (NO2)
Oxido Nítrico (NO)
Dióxido de azufre (SO2)
Sulfuro de Hidrogeno (H2S)
0,0018
0,00052
0,00015
0,0001
0,00005
0,00002
0,00001
0,000008
0,000002
0,00001
0,0000001
0,00000006
0,00000002
0,00000002
70 000
4 000
4 600
16 200
190
1 700
540
2 000
190
21
9
3
2
1
1b Componentes Menores del Aire
3
Contaminante Tiempo de muestreoPatrón estándar Métodos de muestreo y/o
análisisPpm g/m3
SO2
24 horas 0.3 * Conductimétrico
Media aritmética anual 0.6 Nefalométrico
Material articulado
en suspensión
24 horas 350 *
Muestreador de alto volumenMedia geométrica
anual150
CO1 hora 44 * 50000 Absorción de rayos infrarrojos
dispersivos8 horas 20 * 23000
Ozono 1 hora 0.12 * 235
Hidrocarburos
excepto metano
3 horas 160 * Cromatografía gaseosa.
0.6 - 9 horas 0.24 * Ionización de llama
PlomoMedia aritmética anual 0.5
Absorción atómicaMensual (30 días) 1.5
NO2
Media aritmética anual 100Modificado de Isalzman
24 horas 200 *
Arsénico24 horas 6
Dietylditiocarbonato30 minutos 30
Humos de
combustión
24 horas 150 *Reflactancia o rayos beta
Media aritmética anual 60
Olor 100 unidadesProvenientes de encuestas o
paneles humanos
CUADRO 2 Estándares Nacionales de Calidad del Aire por tipo de Contaminante – DIGESA
2.- ESTÁNDARES Y LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES NACIONALES E INTERNACIONALES
Fuente: Estándares nacionales propuestos por DIGESA para calidad del aire
Nota: (*) no debe ser excedido mas de una vez al año4
Contaminante
Patrón
estándar
g/m3
Intervalo
promedio
Registros máximos observados en
el centro de lima
SO2
750 10 minutos
198 (21-02-90)150 24 horas
75 1 año
NO2
400 24 horas228 (05-05-96)
80 1 hora
Ozono200 1 hora
(No Evaluado)150 8 horas
CO10000 1 hora
38000-13300010000 8 horas
Plomo 0.5- 1 año 0.5-1.5 (21-07-96)
Partículas totales
suspendidas (PTS)
70 24 horas(No Evaluado)
35 1 año
Plomo 0.5- 1 año 0.5-1.5 (21-07-96)
CUADRO 3 Estándares Nacionales de Calidad del Aire-CONAM
Fuente: Estándares de calidad de aire propuestos por CONAM para el área metropolitana Lima-Callao
5
2.2 Limites Máximos Permisibles de Calidad del Aire
CUADRO 5 Limites Máximos Permisibles- Ministerio de Energía y Minas
Parámetro Limites recomendados (ug/m3)
Partículas, promedio 24 horas 120
CO, promedio 1h / 8h 35 g/m3 / 15
H2S, promedio 24 horas 30
SO2 , promedio 24 horas 300
NOx, promedio 24 horas 200
Hidrocarburos, promedio 24 horas 15000
Referencia: MEM. Protocolo de monitoreo de calidad de aire y emisiones. Subsector hidrocarburos
6
CUADRO 6 Valores Permisibles Internacionales
Contaminante Japón USAC.C.E.
E.O.M.S. PERU
Tiempo de
muestreo
SO2
0.04
ppm
0.365
mg/m3 - - 0.3 ppm 24 horas
CO2 - - -0.19-0.32
mg/m3 44 ppm 1 hora
O3
0.06
ppm
0.25-0.3
mg/m3
0.175
g/m3
0.15-0.2
ppm0.12 ppm 1 hora
Hidrocarburos - - - - 160 mg/m3 3 hora
Plomo - - - - 1.5 ppm 30 días
NOx
0.04-
0.06
ppm
- - - 200 ppm 24 horas
Material
particulado en
suspensión
0.1
mg/m3
0.15
mg/m3
0.3
mg/m3 - 350 ppm 24 horas
7
Contaminación del aire.
Sucede cuando se
liberaran al aire
contaminantes en
grandes cantidades
que puedan afectar
la vida humana, de
animales y plantas,
que interfiera en las
actividades que
realiza el hombre.
8
3.- FUENTES DE CONTAMINACIÓN
3.1 Fuentes Naturales
Sólo una pequeña parte de los contaminantes de la atmósfera es emitida por
fuentes naturales, entre estas se encuentran las volcánicas y las geológicas.
En las zonas rurales, por ejemplo, el aire puede estar contaminado debido a
procesos naturales, como sucede en las zonas pantanosas, geotérmicas,
donde abundan los compuestos derivados del azufre. En algunos casos
también puede haber gases procedentes del subsuelo.
3.2 Fuentes Antropogénicas
Las actividades industriales, el uso de medios de transporte, los diferentes
procesos de manufactura y la combustión de la basura, producen diversas
sustancias contaminantes del aire, incluyendo gases y humo.
3.2.1 Contaminación Industrial y Urbana
La polución industrial es una combinación de varias fuentes emitiendo al
mismo tiempo diferentes tipos de contaminantes y pueden clasificarse
como:
•Contaminantes primarios: Procedentes de las fuentes de emisión.
•Contaminantes secundarios: originados por la interacción entre el
contaminante primario y la composición atmosférica9
Contaminación
del
Aire
Naturales
Artificiales
• Fijas
• Móviles
Erupción, actividad volcánica
y biológica
10
Los principales contaminantes del aire se clasifican en:
a) 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.
a) B) 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.
11
Se originan a partir de los primarios al reaccionar en presencia de la luz solar
Sustancias más toxicas O3, H2SO4 , etc
TIPO DE
CONTAMINANTE
PRIMARIOSSECUNDA
RIOSFUENTES DE EMISION
Compuestos del
azufreSO2, SH2
SO3,
H2SO4,
MSO4*
Combustión de
carburantes conteniendo
Azufre.
Compuestos de
carbonoHidrocarburos Aldehídos
, cetonas
Combustión incompleta de
C1, C3, carburantes,
industria del petróleo
Oxidos de carbono CO, CO2 Ninguno Combustión
Compuestos del
NitrógenoNO, NH3
NO2, MNO3*
Combustión del N2 y O2
durante la combustión de
alta temperatura
Compuestos
HalógenosHF, HCl Ninguno Industria Metalurgia
Partículas Varios Molienda de Minerales
Productos
radiactivosVarios Generación atómica
Cuadro 8 Tipos de Contaminantes, Clasificación y Fuentes
12
13
¿En qué capa de la atmósfera afecta la contaminación del aire?
• Afecta principalmente a la Troposfera.
14
El Aire se puede contaminar con
emisiones de :
-Industrias.
- Automóviles
- Quema de basura
15
- Incendios
- Quema de hojas, ramas y
desechos de talleres
16
¿Cuáles son los
contaminantes del AIRE?
• COMPUESTOS DE AZUFRE
• COMPUESTOS DE NITRÓGENO
SO2 , SO3, H2S
NO2, NH3
• COMPUESTOS DE CARBONO
• PARTÍCULAS
• ÓXIDOS DE CARBONO
• OTROS
C1-Cn
CO, CO2
HUMOS, POLVO, HOLLÍN
17
¿Cómo contaminan el
AIRE los vehículos?
C + O2 CO2
C + 1/2O2 CO
N + O2 NOX
S + O2 SOX
Compuestos
orgánicos volátiles
(COV’s)
11 por ciento
Compuestos
orgánicos volátiles
(COV’s)
21 por ciento
64 por ciento4 por ciento
Partículas
18
Cómo contaminan el AIRE las Industrias?
FUENTES ESTACIONARIAS DE
COMBUSTIÓN INTERNA:
•Compresores
•Turbinas
•Generadores de electricidad
•Bombas de inyección o impulsión
FUENTES ESTACIONARIAS DE
COMBUSTIÓN EXTERNA:
•Calderas y hornos
•Incineradores
PROCESOS DE
TRANSFORMACIÓN
oPartículas PM10, PM2,5 y > 2
odióxido de azufre (SO2)
oDióxido de nitrógeno (NO2)
oMonóxido de carbono (CO)
19
4 EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN EN LA SALUD Y EL MEDIO AMBIENTE
4.1 Efecto Invernadero
Se debe al aumento en la concentración atmosférica de contaminantes, no
permitiendo la disipación de la energía infrarroja y actuando como “trampa”,
aumentando la temperatura atmosférica paulatinamente.
El efecto invernadero es, en realidad, un fenómeno natural, causado por la
presencia de gases en la atmósfera, principalmente vapor de agua y gas
carbónico, estos gases retienen parte de la energía calórica recibida del sol,
manteniendo la temperatura dentro de los límites permitidos para el desarrollo
de la vida.
Los gases del efecto invernadero permiten el paso de las radiaciones solares
de onda corta, calentando la superficie de la tierra. A la vez absorben parte
del calor que emana de la superficie en forma de radiaciones infrarrojas, de
mayor longitud de onda que la luz solar. Se mantiene así una temperatura
promedio en la superficie del planeta de aproximadamente 15°C
El efecto invernadero no es, por sí mismo una amenaza a la vida en la tierra,
pero la actividad humana tiende a aumentar la concentración del gas
carbónico (CO2) y otros gases en la atmósfera teniendo como consecuencia,
una mayor cantidad de energía calórica solar atrapada en la atmósfera,
elevando la temperatura promedio del planeta.20
GASESORIGEN DURACIÓN
(AÑOS)NATURAL HUMANO
Dióxido de Carbono (CO2)
Océanos,
descomposición
vegetal,
respiración
animal.
Energías fósiles (carbón,
petróleo, gas)120
Metano
(CH4)
Descomposición
vegetal o animal
protegido del
aire.
Residuos, ganado,
producción petrolera.10
Oxido Nitroso
(N2O)
Descomposición
del nitrógeno
Fabricación de
fertilizantes,
combustión de
petróleo
150
Hidrofluorocarbonados
(grupo de halógenos)
(HFC)
Ninguna Aerosoles, refrigerantes 40-250
Polifluorcarbonados (PFC) Ninguna
Productos derivados de
la fundición de
Aluminio
Variable
Hexafluoruros de azufre
SF6
Ninguno Equipos eléctricos 3 200
CUADRO 10 Gases del Efecto Invernadero
21
4.1.1 Efectos Previsibles
Entre los impactos negativos del efecto invernadero encontramos:
•Cambios en el ClimaUn cambio de 2 o 3ºC en la temperatura promedio del planeta podría
aumentar la pluviosidad en zonas de alta precipitación, principalmente en
el trópico, afectando los ciclos agrícolas, agravando las inundaciones y la
erosión de los suelos. Puede también causar una menor precipitación en
épocas de sequía, con considerables efectos sobre la agricultura, así como
sobre el suministro de agua y alimentos a zonas pobladas. (Protocolo de
Kyoto, Río de Janeiro; 92)
•Volumen de los Océanos.Una posible elevación del nivel del mar de unos 20 cm. en los próximos 40
años, las consecuencias sobre las zonas costeras serían catastróficas. Se
afectarían los puertos y otras estructuras localizadas en las costas.
(Protocolo de Kyoto, Río de Janeiro; 92)
22
Un aumento en el volumen de los mares ocasionaría la salinización de
enormes extensiones de tierra cultivable y la inundación periódica de regiones
habitadas en las costas. El efecto contrario, un aumento de los casquetes
polares, probablemente afectaría los ciclos biológicos de las especies
endémicas de esas zonas
El calentamiento ya ha sido causa de procesos nocivos para la flora y la
fauna del planeta, al alterar el clima haciéndolos extremo y provocar como
consecuencia el desarrollo o la exacerbación de huracanes, inundaciones,
sequías, con las alteraciones cada vez más frecuentes del fenómeno del
Niño.
Efectos sobre la SaludCon temperaturas elevadas se incrementaría las enfermedades
transmitidas por vectores característicos de ambientes cálidos, como son
las enfermedades parasitarias, el paludismo, la tripanosomiasis, el
dengue, las gastroenterities, etc. (Albert, L; 97)
23
4.2 Lluvia Acida
Este fenómeno se debe a la incorporación y formación de compuestos ácidos
en la atmósfera a partir de emisiones (como partículas y gases) de vehículos
de motor y de fuentes industriales, además de aquellos contaminantes que
son emitidos por fuentes naturales como los procesos geológicos (erupciones
volcánicas) y biológicos (emisiones biogénicas derivadas de distintos tipos de
fermentación aeróbica y anaerobia), incendios forestales y descargas
eléctricas.
En las zonas industrializadas, los precursores primarios de la lluvia ácida
son el bióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx) presentes en
la atmósfera.
La lluvia ácida se produce cuando estos gases son oxidados en la atmósfera
y reaccionan con el agua de lluvia formando los ácidos respectivos. El SO2
genera los ácido sulfuroso (H2SO3) y sulfúrico (H2SO4), de la misma forma los
ácidos nitroso (HNO2) y nítrico (HNO3):
24
SO2+H2O H2SO3
SO2+O SO3 + H2O H2SO4
2NO2 +H2O HNO2 + HNO3
25
4.2.1 Efectos de la Lluvia Acida
A. En la Salud
En presencia de neblinas, gases, aerosoles y partículas ácidas, han permitido
detectar efectos adversos en poblaciones sensibles a las enfermedades
respiratorias agudas, así como en personas de edad avanzada con problemas
cardíacos y/o circulatorios.
B. En el Medio Ambiente
Los cuerpos de agua superficiales, como ríos, lagos y estanques, son los
primeros recursos afectados por las precipitaciones ácidas, el efecto
inmediato puede ser amortiguado por su contenido de carbonatos,
bicarbonatos y otros compuestos básicos.
En los ecosistemas forestales, se pierde follaje, se reduce el crecimiento y
mortalidad. Las plantas acumulan mayores cantidades de metales pesados,
siendo ingeridos posteriormente por los herbívoros.
C. En los Materiales
El deterioro de los materiales, en particular, los de construcción, originando
un costo para la sociedad, significando la pérdida del patrimonio cultural,
como monumentos históricos y zonas arqueológicas.
26
4.3 Destrucción de la Capa de Ozono
La tierra esta protegida por una capa vital en la atmósfera, compuesta de
ozono, sirviendo de escudo para proteger la tierra contra las dañinas
radiaciones ultravioleta del sol.
Es un filtro muy delgado, suficiente para bloquear casi todas las dañinas
radiaciones ultravioletas del sol. Cuanto menor es la longitud de la onda de la
luz ultravioleta, más daño puede causar a la vida, pero también es más
fácilmente absorbida por la capa de ozono
La radiación ultravioleta de menor longitud, conocida como UVC, es letal
para todas las formas de vida y es bloqueada casi por completo. la radiación
UVA, de mayor longitud, es relativamente inofensiva y pasa casi por
completo. Entre ambas está la UVB, menos letal que la UVC, pero peligrosa,
la capa de ozono la absorbe en su mayor parte. Cualquier daño a la capa de
ozono aumentará la radiación UVB.
27
4.3.1 Efectos de la Destrucción de la Capa de Ozono
A. En la Salud
Cualquier aumento de la radiación UVB que llegue hasta la superficie de la
Tierra tiene el potencial para provocar daños al medio ambiente y a la vida
terrestre. Los resultados indican cáncer de la piel, o melanomas, otros
efectos de la mayor radiación de rayos ultravioleta en la superficie pueden
ser cataratas corticales y subcapsulares posteriores. La exposición a una
mayor radiación UVB podría suprimir la eficiencia del sistema inmunológico
del cuerpo humano. (Carranza, R; Maestría en Gestión Ambiental UNFV).
B. En el Medio Ambiente
El aumento de la radiación UVB además provocaría cambios en la
composición química de varias especies de plantas, cuyo resultado sería
una disminución de las cosechas y perjuicios a los bosques, de igual
manera afecta la vida submarina y provoca daños hasta 20 metros de
profundidad, en aguas claras; los países que dependen del pescado como
una importante fuente alimenticia podría sufrir consecuencias graves.
(Carranza, R; Maestría en Gestión Ambiental UNFV).
28
4.3.2 El Agujero de la Antártida
Se ha demostrado que los clorofluorocarbonos o CFC es la principal causa
detrás de la prueba más impresionante de la destrucción de la capa, al
descomponerse generan radicales de cloro que reaccionan con el ozono y lo
destruyen. Cada primavera austral se abre un “agujero” en esta capa sobre
la Antártida, tan extenso como los Estados Unidos y tan profundo como el
Monte Everest. Ver figura.
29
La contaminación del aire también
provoca daños en el medio
ambiente, habiendo afectado la
flora arbórea, la fauna y los lagos.
La contaminación también ha
reducido el espesor de la capa de ozono.
30
Además, produce el deterioro de edificios, monumentos,
estatuas y otras estructuras.
31
La contaminación del aire puede causar trastornos tales
como ardor en los ojos y en la nariz, irritación y picazón de
la garganta y problemas respiratorios.
32
Refinería/plantas químicas
Automóviles
Fábricas
Ozono
COV,
NOx
COV,
NOx
COV,
NOx
Partículas
Finas
NOx SOx,
NOx,
Partículas
Camiones, autobuses,
locomotoras
SOx,
NOx,
PartículasSOx, NOx, CO
Partículas
SOx, NOx,
Partículas
SOx, NOx,
Partículas
Smog
COV = Compuestos Orgánicos Volátiles
NOx= Óxidos de Nitrógeno
SOX =Óxidos de Azufre
¿Cómo se da el fenómeno de la Contaminación atmosférica
?
33
TRANSPORTE Y DISPERSIÓN
El transporte y dispersión de contaminantes del aire ambiental
están influenciados por complejos factores. Las variaciones
globales y regionales del clima y las condiciones topográficas
locales afectan el transporte y dispersión de los contaminantes.
La dispersión de contaminantes de una fuente depende de la
cantidad de turbulencia en la atmósfera cercana.
La turbulencia puede ser creada por el movimiento horizontal y
vertical de la atmósfera. El movimiento horizontal es lo que
comúnmente se llama viento. La velocidad del viento puede afectar
en gran medida la concentración de contaminantes en un área.
Mientras mayor sea la velocidad del viento, menor será la
concentración de contaminantes. El viento diluye y dispersa
rápidamente los contaminantes en el área circundante.
34
El movimiento vertical de la atmósfera también afecta el transporte
y dispersión de los contaminantes del aire.
Generalmente, durante el día el aire cerca de la superficie de la tierra
es más caliente y liviano que el aire en la atmósfera superior debido
a la absorción de la energía solar.
El aire caliente y liviano de la superficie sube y se mezcla con el aire
frío y pesado de la atmósfera superior que tiende a bajar. Este
movimiento constante del aire crea condiciones inestables y dispersa
el aire contaminado.
Generalmente, cuando el aire más caliente está por encima del
aire frío se presentan condiciones atmosféricas estables, de ese
modo se inhibe la mezcla vertical. Esta condición se denomina
inversión térmica.
35
Inversión Térmica:
En base a Ecología y Medio Ambiente. Miller,G; Durante el día, el sol
calienta el aire cerca de la superficie de la tierra. Normalmente, este aire
calentado se expande y eleva, transportando contaminantes situados abajo,
hasta gran altura en la troposfera. Luego el aire más denso y más frío de las
áreas de alta presión circundantes, se abate sobre el área de baja presión
creada cuando asciende el aire caliente. Esta mezcla continua de aire frío y
caliente ayuda a evitar que los contaminantes alcancen niveles peligrosos en
el área cercana al suelo.
Sin embargo, a veces las condiciones tempéricas (o del tiempo atmosférico)
atrapan una capa de aire caliente menos denso en una cuenca urbana o valle.
A esto se le llama inversión de temperatura o inversión térmica.
En efecto, una capa de aire caliente cubre la región y evita el desarrollo de las
corrientes de aire ascendentes, dispersando los contaminantes. Por lo general,
estas inversiones duran solo unas cuantas horas, pero algunas veces, cuando
una masa de aire de alta presión se establece sobre un área, puede durar
varios días. Entonces los contaminantes del aire a nivel del terreno llegan a
niveles nocivos e incluso letales.
36
Una inversión térmica es una condición atmosférica causada por
una interrupción del perfil normal de la temperatura de la atmósfera.
La inversión térmica puede
retener el ascenso y dispersión
de contaminantes de las capas
más bajas de la atmósfera y
causar un problema localizado
de contaminación del aire.
37
INVERSIÓN TÉRMICA
Situación de un día normal Situación con Inversión Térmica
En las noches despejadas el suelo se enfría rápidamente, y mucho, y a su vez enfríael aire en contacto con él que se vuelve más frío que el que está encima. Este airefrío pesa más, no puede ascender y no se mezcla. Esta situación origina que lascapas situadas encima al estar más calientes presentan una situación anómala:una inversión térmica.
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