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LECCIÓN 3.2.- CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

Contaminantes atmosféricos Unidades de concentración Visión histórica de la contaminación Origen, destino y efecto de los contaminantes


DEFINICIÓN La contaminación atmosférica hace referencia a la alteración de la atmosfera terrestre por la adición de gases, o partículas sólidas o líquidas en suspensión en proporciones distintas a las naturales. El nombre de contaminación atmosférica se aplica por lo general a las alteraciones que tienen efectos perjudiciales sobre la salud de los seres vivos y los elementos materiales, y no a otras alteraciones inocuas.


EMISIÓN

TRANSPORTE

MEDICIÓN

DILUCIÓN

CONTROL

MODIFICACIÓN

EXTRACCIÒN POR MECANISMOS NATURALES

EFECTOS:

SALUD HUMANA MATERIALES CLIMA GLOBAL


FUENTES DE EMISIÓN

Emisiones industriales

Quema de combustibles fósiles

Emisión de productos de desechos químicos volátiles

Emisiones urbanas

Modificación de condiciones ambientales

vehículos

Incineración de basura

Hogares

Quema de combustibles como el diesel o gasolina

Aerosoles Quema incompleta de gas Incineración de basuras


TIPO

SMOG COMÚN

SMOG FOTOQUÍMICO

CONDICIONES METEROLÓGICAS

BAJA INSOLACIÓN BAJA VELOCIDAD DEL VIENTO TEMPERATURA INFERIOR A 0ºC

ALTA INSOLACIÓN BAJA VELOCIDAD DEL VIENTO, TEMPERATURA ALREDEDOR DE 18ºC

PRINCIPALES CAUSAS

COMBUSTIBLES INDUSTRIALES Y DOMÉSTICOS

TRANSPORTE AUTOMOTORES

PRINCIPALES CONTAMINANTES

SO2 PARTICULADO

NOx, O3, CO, ALDEHÍDOS, HIDROCARBUROS

AMBIENTE QUÍMICO

REDUCTOR

OXIDANTE

ESTACIÓN CARACTERÍSTICA

INVIERNO

VERANO

HORARIO CARACTERÍSTICO

CERCA DEL AMANECER

MEDIODÍA


CLASIFICACIÓN DE LOS CONTAMINANTES

COMPOSICIÓN QUÍMICA

Aerosol

ESTADO FÍSICO

Sólido

TIPO DE EMISIÓN

Primarios

Secundarios

Líquido

Gaseoso Comp. de azufre Comp. de nitrógeno Comp. de carbono Comp. Halogenados

Sustancias tóxicas Comp. radiactivos

Partículas finas Partículas gruesas Comp. Sulfurados Comp. Nitrogenados Comp. Orgánicos Comp. halogenados Comp. radiactivos

Ozono Formaldehído Hidroperóxidos

PAN


UNIDADES DE CONCENTRACIÓN


UNIDADES DE CONCENTRACIÓN CONVERSIÓN DE UNIDADES

Contam. μg/m3

SO2

ppm

%

480

SO2

2.000

Tempera.

Presión

30 ºC

1 atm

460 ºC

1,05 atm

NO

40

25 ºC

750 mm Hg

O3

20

20 ºC

1 bar

30ºC

1,02 atm

CO

2,2


VISIÓN HISTÓRICA DE LA CONTAMINACIÓN - Elevado crecimiento demográfico -- Desarrollo industrial - Creciente urbanización -- Mejora de las comunicaciones

Los recursos son limitados C. ESTOCOLMO

Capacidad de regeneración limitada

Cambio cualitativo Escala planetaria Equilibrio de la biosfera en peligro

EPA - ACA

PNUMA

Constitución – Ley 1972 – R. D. 1975


VISIÓN HISTÓRICA DE LA CONTAMINACIÓN GRANDES CATÁSTROFES TÓXICAS 1952 LONDRES: Smog 1953 MINAMATA (JAPÓN): metilmercurio 1956 TURQUÍA: hexaclorobenceno

1960 HOLANDA: éster de ácido maleico 1963 GALICIA: alcohol metílico 1976 SEVESO (ITALIA): tetracloro-p-dioxina 1981 ESPAÑA: Aceite de colza desnaturalizado con anilina 1984 INDIA: metilisocianato 1986 UCRANIA: material radiactivo 1995 TOKYO: gas sarín 2011 JAPÓN: material radiactivo


ORIGEN, DESTINO Y EFECTO DE LOS CONTAMINANTES

MONÓXIDO DE CARBONO

DIÓXIDO DE CARBONO OZONO PLOMO


Monóxido de carbono •

El monóxido de carbono, cuya fórmula química es CO, es un gas inodoro, incoloro, inflamable y altamente tóxico.

Se produce cuando se queman materiales combustibles como gas, gasolina, keroseno, carbón, petróleo, tabaco o madera en ambientes de poco oxígeno. Las chimeneas, las calderas, los calentadores de agua o calefones y los aparatos domésticos que queman combustible, como las estufas u hornillos de la cocina o los calentadores, también pueden producirlo si no están funcionando bien. Los vehículos detenidos con el motor encendido también lo despiden. De forma natural y en baja proporción, lo podemos encontrar en gases volcánicos, gases emanados de los pantanos y de las minas de carbón, las tormentas eléctricas, la fotodisociación del CO2 en la atmósfera superior, los incendios, así como en el metabolismo de plantas y animales acuáticos y terrestres.


GRADO DE TOXICIDAD DEL CO

NIVEL (ppm) 200 por 3 horas ó 600 por 1 hora 500 por 1 hora ó 1 000 por 30 minutos

1 500 por una hora 4 000

EFECTO FISIOLÓGICO Dolor de cabeza

Mareos, zumbido de oídos, náuseas, palpitaciones, embotamiento Sumamente peligroso para la vida Colapso, inconsciencia, muerte


Ciclo del CO2

2


Variación de la temperatura global y de la concentración de dióxido de carbono presente en el aire en los últimos 1000 años.


OZONO O3 •

El Ozono (O3), es una molécula compuesta por tres átomos de Oxígeno, formada al disociarse los 2 átomos que componen el gas de Oxígeno. Cada átomo (O) liberado se une a otra molécula de Oxígeno (O2), formando moléculas de Ozono (O3). La molécula de ozono es muy inestable y tiene una corta vida media. A temperatura y presión ambientales el ozono es un gas de olor acre y generalmente incoloro, pero en grandes concentraciones puede volverse ligeramente azulado. Si se respira en grandes cantidades, es tóxico y puede provocar la muerte.


Gráfico de Medias Horarias para NO, NO2 y O3 Estación Mercado Central (Gran Canaria)

60

Año 2007

Media Aritmética (µg/m³)

NO2

50 40 30

NO

20

O3

10 0 1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Hora


ESQUEMA RESPRESENTATIVO DE LA FORMACIÓN DE OZONO EN UNA CIUDAD


Smog fotoquímico Durante el día el dióxido de nitrógeno se disocia en monóxido de nitrógeno y radicales oxígeno: NO2 + hν → NO + O· El O· se combina con oxígeno molecular generando ozono: O· + O2 → O3 En ausencia de COVs este ozono oxida al monóxido de nitrógeno de la etapa anterior: O3 + NO → O2 + NO2 Pero en presencia de COVs, éstos se transforman en radicales peroxi que a su vez oxidan al NO: ROO· + NO → RO· + NO2 De esta forma el NO no está disponible para reaccionar con el ozono y éste se acumula en la atmósfera. Muchos de los radicales RO· generados terminan formando aldehídos. Éstos, cuando la concentración de NO es baja (conforme avanza el día), pueden reaccionar con NO2 dando lugar a compuestos del tipo RCOOONO2 (cuando R es un metilo se denomina peróxido de acetilnitrato, PAN, un compuesto tóxico). La formación del HNO3 se produce al final del día por reacción del NO2 con radicales oxhidrilo: NO2 + OH· → HNO3 Durante la noche los radicales OH· pueden reaccionar con el NO dando ácido nitroso, que se disocia en presencia de luz, pero es estable durante la noche. OH· + NO → HNO2 HNO2 + hν → OH· + NO Durante la noche las reacciones de smog fotoquímico se ven muy reducidas al necesitar la luz para funcionar, aunque éstas pueden continuar a través de otros compuestos


Figura 11. Pardeamiento de hojas. Universidad de Carolina del Norte

FUENTE

CONTRIBUCIÓN %

Vehículos

34.9

Autotransportes

41.7

Industria

20.0

Producción de energía

4.0


•El ozono se encuentra de forma natural en la estratosfera, formando la denominada capa de ozono. El ozono estratosférico se forma por acción de la radiación ultravioleta, que disocia las moléculas de oxígeno molecular (O2) en dos átomos, los cuales son altamente reactivos, pudiendo reaccionar estos con otra molécula de O2 formándose el ozono. •El ozono se destruye a su vez por acción de la propia radiación ultravioleta, ya que la radiación con longitud de onda menor de 290 nm hace que se desprenda un átomo de oxígeno de la molécula de ozono. Se forma así un equilibrio dinámico en el que se forma y destruye ozono, consumiéndose de esta forma la mayoría de la radiación de longitud de onda menor de 290 nm. Así, el ozono actúa como un filtro que no deja pasar dicha radiación perjudicial hasta la superficie de la Tierra. •El equilibrio del ozono en la estratosfera se ve afectado por la presencia de contaminantes, como pueden ser los compuestos clorofluorocarbonados (CFCs), que suben hasta la alta atmósfera donde catalizan la destrucción del ozono más rápidamente de lo que se regenera, produciendo así el agujero de la capa de ozono. El daño que causan cada uno de estos contaminantes es función de su potencial de agotamiento del ozono.

El agujero de la capa de ozono el 22 de septiembre de 2005


Al existir agujeros en la capa de ozono se produce un incremento de la radiación uv.

Efectos para la salud y los seres vivos de las radiaciones UV-B

• Inicia y promueve el cáncer a la piel maligno y no maligno. •Daña el sistema inmunológico, exponiendo a la persona a la acción de varias bacterias y virus. •Provoca daño a los ojos, incluyendo cataratas. • Hace más severas las quemaduras del sol y avejentan la piel.


El clorofluorocarburo, clorofluorocarbono o clorofluorocarbonados (denominados también CFC) es cada uno de los derivados de los hidrocarburos saturados obtenidos mediante la sustitución de átomos de hidrógeno por átomos de flúor y/o cloro principalmente. Debido a su alta estabilidad físico-química y su nula toxicidad han sido muy usados como líquidos refrigerantes, agentes extintores y propelentes para aerosoles. El mecanismo a través del cual atacan la capa de ozono es una reacción fotoquímica: al incidir la luz sobre la molécula de CFC, se libera un átomo de cloro con un electrón libre, denominado radical Cloro, muy reactivo y con gran afinidad por el ozono, rompiendo la molécula de éste último. La reacción es catalítica, se estima que un sólo átomo de cloro destruye hasta 30.000 moléculas de ozono. El CFC permanece durante unos dos años en las capas altas de la atmósfera donde se encuentra el ozono.

a) Cl + O3 --------> Cl O + O2 b) Cl O + O --------> Cl + O2


PLOMO •

El plomo es un elemento químico de la tabla periódica, cuyo símbolo es Pb

El plomo es un metal pesado (en inglés heavy metal o poor metal), de densidad relativa o gravedad específica 11,4 a 16°C, de color azuloso, que se empaña para adquirir un color gris mate. Es flexible y se funde con facilidad. Su fusión se produce a 327,4°C y hierve a 1.725°C. Las valencias químicas normales son 2 y 4. Es relativamente resistente al ataque de ácido sulfúrico y ácido clorhídrico, aunque se disuelve con lentitud en ácido nítrico y ante la presencia de bases nitrogenadas. El plomo es anfótero, ya que forma sales de plomo de los ácidos, así como sales metálicas del ácido plúmbico. Tiene la capacidad de formar muchas sales, óxidos y compuestos organometálicos.


Efectos ambientales del Plomo El Plomo existe de forma natural en el ambiente, pero las mayores concentraciones que son encontradas en el ambiente son el resultado de las actividades humanas. Debido a la aplicación del plomo en gasolinas un ciclo no natural del Plomo tiene lugar. En los motores de los coches el Plomo es quemado, eso genera sales de Plomo (cloruros, bromuros, óxidos) se originarán. Estas sales de Plomo entran en el ambiente a través de los tubos de escape de los coches. Las partículas grandes precipitarán en el suelo o las aguas, las pequeñas partículas viajarán largas distancias a través del aire y permanecerán en la atmósfera. Parte de este Plomo caerá de nuevo sobre la tierra cuando llueva. Este ciclo del Plomo causado por la producción humana está mucho más extendido que el ciclo natural del plomo. Este ha causado contaminación por Plomo lo cual movilizó a la opinión pública en 1980. Otras actividades humanas, como la combustión del petróleo, procesos industriales, combustión de residuos sólidos, también contribuyen. El Plomo puede terminar en el agua y suelos a través de la corrosión de las tuberías de Plomo en los sistemas de transportes y a través de la corrosión de pinturas que contienen Plomo.


El Plomo puede causar varios efectos no deseados, como son: •Perturbación de la biosíntesis de hemoglobina y anemia •Incremento de la presión sanguínea •Daño a los riñones •Abortos y abortos sutíles •Perturbación del sistema nervioso •Daño al cerebro •Disminución de la fertilidad del hombre a través del daño en el esperma •Disminución de las habilidades de aprendizaje de los niños •Perturbación en el comportamiento de los niños, como es agresión, comportamiento impulsivo e hipersensibilidad. •El Plomo puede entrar en el feto a través de la placenta de la madre. Debido a esto puede causar serios daños al sistema nervioso y al cerebro de los niños por nacer.


CONCENTRACIÓN DE Pb (MICROGRAMOS POR m3)

AÑO

3.5

1988

2.6

1989

2.3

1990

1.5

1991

0.9

1992

0.6

1993

ZONA

CONCENTRACIÓN (promedio)

Número de niños

Centro

15.6

719

Sureste

13.5

184

Noroeste

16.5

595


Plomo en sangre

μg/dl

EFECTOS OBSERVADOS

20

Problemas de transmisión nerviosa periférica

15

Disminución del coeficiente intelectual

10

Disminución de la capacidad auditiva


Ă?ndice global diario de la calidad del aire urbano

SegĂşn datos publicados el dia : 24-03-2008 a las 23:59 horas.-

Las Palmas de Gran Canaria

Santa cruz de Tenerife


Tema 3.2_Contaminación Atmosférica