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 principalesNitrógeno (N2 )Oxígeno (O2 )Argón (Ar)Dióxido de carbono (CO2 )

7 8.09

2 0.95

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 (N2 O)Monóxido de Carbono (CO)Xenón (Xe)Ozono (O3 )Amoniaco (NH3 )Dióxido de Nitrógeno (NO2 )Oxido Nítrico (NO)Dióxido de azufre (SO2 )Sulfuro de Hidrogeno (H2 S)

0,00180,000520,000150,00010,000050,000020,000010,0000080,0000020,000010,00000010,000000060,000000020,00000002

70 0004 0004 600

16 200190

1 700540

2 000190219321

1b Componentes Menores del Aire

3

Contaminante Tiempo de muestreo Patrón estándar Métodos de muestreo y/o análisisPpm μg/m3

SO2

24 horas 0.3 * ConductimétricoMedia aritmética anual 0.6 Nefalométrico

Material articulado en suspensión

24 horas 350 *Muestreador de alto volumenMedia geométrica

anual 150

CO 1 hora 44 * 50000 Absorción de rayos infrarrojos dispersivos8 horas 20 * 23000

Ozono 1 hora 0.12 * 235Hidrocarburos excepto metano

3 horas 160 * Cromatografía gaseosa. 0.6 - 9 horas 0.24 * Ionización de llama

Plomo Media aritmética anual 0.5 Absorción atómicaMensual (30 días) 1.5

NO2Media aritmética anual 100 Modificado de Isalzman24 horas 200 *

Arsénico 24 horas 6 Dietylditiocarbonato30 minutos 30Humos de combustión

24 horas 150 *Reflactancia o rayos betaMedia aritmética anual 60

Olor 100 unidades Provenientes 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 aireNota: (*) no debe ser excedido mas de una vez al año

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ContaminantePatrón

estándar μg/m3

Intervalo promedio

Registros máximos observados en el centro de lima

SO2

750 10 minutos198 (21-02-90)150 24 horas

75 1 año

NO2400 24 horas 228 (05-05-96)80 1 hora

Ozono 200 1 hora (No Evaluado)150 8 horas

CO 10000 1 hora 38000-13300010000 8 horasPlomo 0.5- 1 año 0.5-1.5 (21-07-96)Partículas totales suspendidas (PTS)

70 24 horas (No Evaluado)35 1 añoPlomo 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 μg/m3 / 15H2 S, promedio 24 horas 30SO2 , promedio 24 horas 300NOx, promedio 24 horas 200Hidrocarburos, promedio 24 horas 15000Referencia: MEM. Protocolo de monitoreo de calidad de aire y emisiones. Subsector hidrocarburos

6

CUADRO 6 Valores Permisibles Internacionales

Contaminante Japón USA C.C.E. E. O.M.S. PERU Tiempo de

muestreo

SO20.04 ppm

0.365 mg/m3 - - 0.3 ppm 24 horas

CO2 - - - 0.19-0.32 mg/m3 44 ppm 1 hora

O30.06 ppm

0.25-0.3 mg/m3

0.175 g/m3

0.15-0.2 ppm 0.12 ppm 1 hora

Hidrocarburos - - - - 160 mg/m3 3 horaPlomo - - - - 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 AntropogénicasLas 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 UrbanaLa 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 atmosférica

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Contaminación del

Aire

Naturales

Artificiales

• Fijas

• Móviles

Erupción, actividad volcánica y biológica

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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.

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Se originan a partir de los primarios al reaccionar en presencia de la luz solarSustancias más toxicas O3 , H2 SO4 , etc

TIPO DE CONTAMINANTE

PRIMARIOS SECUNDA RIOS FUENTES DE EMISION

Compuestos del azufre

SO2 , SH2

SO3 , H2 SO4 , MSO4 *

Combustión de carburantes conteniendo Azufre.

Compuestos de carbono

Hidrocarburos Aldehídos , cetonas

Combustión incompleta de C1 , C3 , carburantes, industria del petróleo

Oxidos de carbono CO, CO2 Ninguno Combustión

Compuestos del Nitrógeno

NO, NH3NO2 , MNO3 *

Combustión del N2 y O2 durante la combustión de alta temperatura

Compuestos Halógenos

HF, HCl Ninguno Industria Metalurgia

Partículas Varios Molienda de MineralesProductos radiactivos

Varios 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.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

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¿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

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¿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

Partículas18

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)

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4 EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN EN LA SALUD Y EL MEDIO AMBIENTE

4.1 Efecto InvernaderoSe 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.

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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(N2 O)

Descomposición del nitrógeno

Fabricación de fertilizantes,

combustión de petróleo

150

Hidrofluorocarbonados(grupo de halógenos)

(HFC)Ninguna Aerosoles, refrigerantes 40-250

Polifluorcarbonados (PFC) NingunaProductos derivados de

la fundición de Aluminio

Variable

Hexafluoruros de azufre SF6

Ninguno Equipos eléctricos 3 200

CUADRO 10 Gases del Efecto Invernadero

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4.1.1 Efectos PrevisiblesEntre los impactos negativos del efecto invernadero encontramos:

•Cambios en el Clima Un 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)

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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 Salud Con 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)

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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 (H2 SO3 ) y sulfúrico (H2 SO4 ), de la misma forma los ácidos nitroso (HNO2 ) y nítrico (HNO3 ):

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SO2 +H2 O H2 SO3

SO2 +O SO3 + H2 O H2 SO4

2NO2 +H2 O HNO2 + HNO3

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4.2.1 Efectos de la Lluvia Acida

A. En la SaludEn 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 AmbienteLos 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 MaterialesEl 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.

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4.3 Destrucción de la Capa de OzonoLa 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.

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4.3.1 Efectos de la Destrucción de la Capa de Ozono

A. En la SaludCualquier 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 AmbienteEl 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).

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4.3.2 El Agujero de la AntártidaSe 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.

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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.

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Refinería/plantas químicas

Automóviles

Fábricas

Ozono

COV,NOx

COV,NOx

COV,NOx

Partículas Finas

NOx SOx , NOx ,

PartículasCamiones, autobuses,

locomotoras

SOx, NOx,

PartículasSOx, NOx, COPartículas

SOx, NOx , Partículas

SOx, NOx , Partículas

Smog

COV = Compuestos Orgánicos VolátilesNOx = Óxidos de NitrógenoSOX =Óxidos de Azufre

¿Cómo se da el fenómeno de la Contaminación atmosférica ?

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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.

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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.

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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.

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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.

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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 enfría el aire en contacto con él que se vuelve más frío que el que está encima. Este aire frío pesa más, no puede ascender y no se mezcla. Esta situación origina que las capas situadas encima al estar más calientes presentan una situación anómala: una inversión térmica.

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