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ANÁLISIS Y CONTROL DE LA
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
1
3
5
INTRODUCCION
• La explotación intensiva de los recursos
naturales y el desarrollo de grandes
concentraciones industriales y urbanas en
determinadas zonas, son fenómenos que, por
incontrolados, han dado lugar a la saturación
de la capacidad asimiladora y regeneradora de
la Naturaleza y pueden llevar a perturbaciones
irreversibles del equilibrio ecológico general,
cuyas consecuencias a largo plazo no son
fácilmente previsibles.6
INTRODUCCION
• Se considera el aire como un bien
común limitado, indispensable para
la vida; por lo tanto, su utilización
debe estar sujeta a normas que
eviten el deterioro de su calidad
por el uso o abuso indebido del
mismo, de tal modo que se preserve su pureza como garantía
del normal desarrollo de los seres vivos sobre la Tierra y de la
conservación del patrimonio natural y artístico de la
Humanidad. Todos tenemos el deber de trabajar para lograr un
mundo limpio y habitable, sustento de una mejor calidad de
vida para las generaciones futuras.
7
Atmósfera y composición del Aire
8
Atmósfera y composición del Aire
• Casi la totalidad del aire (un 97 %) se encuentra
a menos de 30 km de altura, encontrándose más del 75 % en la troposfera. El aire forma en
la troposfera una mezcla de gases bastante
homogénea, hasta el punto de que su comportamiento es el equivalente al que tendría si estuviera compuesto por un solo gas.
9
Composición del aire
10
Composición del aire
• Nitrógeno: constituye el 78% del volumen del aire. Está
formado por moléculas que tienen dos átomos de
nitrógeno, de manera que su fórmula es N2. Es un gas
inerte, es decir, que no suele reaccionar con otras
sustancias.
• Oxígeno: representa el 21% del volumen del aire. Está
formado por moléculas de dos átomos de oxígeno y su
fórmula es O2. Es un gas muy reactivo y la mayoría de los
seres vivos lo necesita para respirar.
• Otros gases: del resto de los gases de la atmósfera, el más
abundante es el argón (Ar), que contribuye en 0,9% al
volumen del aire. Es un gas noble que no reacciona con
ninguna sustancia.11
Composición del aire
• Dióxido de carbono: Representa el 0,03% del volumen del
aire y participa en procesos muy importantes. Las plantas
lo necesitan para realizar la fotosíntesis, y es el residuo de
la respiración y de las reacciones de combustión. Este gas,
ayuda a retener el calor de los rayos solares y contribuye a
mantener la temperatura atmosférica dentro de unos
valores que permiten la vida.
• Ozono: es un gas minoritario que se encuentra en la
estratosfera. Es de gran importancia para la vida en nuestro
planeta, ya que su producción a partir del oxígeno
atmosférico absorbe la mayor parte de los rayos ultravioleta
procedentes del Sol.
• Vapor de agua: se encuentra en cantidad muy variable y
participa en la formación de nubes. Es el principal causante
del efecto invernadero.
12
Capas de la Atmosfera
13
Capas de la Atmosfera
Troposfera
Es la capa más cercana a la superficie terrestre,
donde se desarrolla la vida y ocurren la mayoría de
los fenómenos meteorológicos.
Tiene unos 10 km de espesor en los polos y
alrededor de 12 km en el ecuador.
Llamada también región de mezclas y recibe este nombre debido a las vigorosas corrientes de aireque ocurre dentro de ellas. El vapor de agua tiene una gran importancia en la regulación de la temperatura del aire debido a que absorve la energía solar y las radiaciones térmicas provenientes de la superficie de la tierra. 14
Capas de la Atmosfera
Troposfera
• En esta capa la temperatura disminuye lentamente(
GRADIENTE VERTICAL TÉRMICO = 0,65 ºC cada 100 m.)
hasta alcanzar los –70ºC.
• Aquí se concentran el 80% de los gases atmosféricos.
• Aquí se producen los FENÓMENOS ATMOSFÉRICOS,
como:
• La formación de las nubes, de las precipitaciones, existen
movimientos verticales (ascendentes y descendentes) que
reciclan el aire facilitando la dispersión de los
contaminantes, del polvo en suspensión, los volcanes, la
sal marina, y diversos agentes industriales.
• Estos se acumulan en los primeros 500 metros en la
llamada CAPA SUCIA que provoca la coloración rojiza del
cielo al amanecer y anochecer. 15
Capas de la Atmosfera
Estratosfera
• Es la capa que se encuentra entre los 12 km y los 50
km de altura. Los gases se encuentran separados
formando capas o estratos de acuerdo a su peso. Una
de ellas es la capa de ozono que protege a la Tierra del
exceso de rayos ultravioleta provenientes del Sol.
• Las cantidades de oxígeno y anhídrido carbónico son
casi nulas y aumenta la proporción de hidrógeno.
• Actúa como regulador de la temperatura, siendo en su
parte inferior cercana a los -60 °C y aumentando con la
altura hasta los 10 ó 17 °C en la estratopausa.16
Capas de la Atmosfera
Estratosfera
• Entre los 15 y 30 Km se encuentra la CAPA DE OZONO.
• Son moléculas de O3, gaseosas, tiene un espesor máximo
en el ecuador y mínimo en los polos.
• Su mecanismo natural de formación y destrucción del
Ozono:
• 1- Fotolisis del Oxígeno por la luz ultravioleta: O2 + UV = O +O
• 2- Formación de Ozono : O + O2 = O3 + calor
• 3- Destrucción del Ozono:
• A.- Por fotólisis: O3 + UV = O2 + O
• B.- Por reacción con Oxígeno: O + O3 = O2 + O2
• Este proceso retiene el 9º % de los RAYOS U.V. y libera
calor que aumenta la temperatura de la zona.
• El proceso ocurre por encima de los 30 Km cerca de la
estratopausa ya que llegan más Rayos U.V.17
Capas de la Atmosfera
Mesosfera
• Es la capa donde la temperatura vuelve a disminuir y
desciende hasta los -90 °C conforme aumenta su
altitud.
• Se extiende desde la estratopausa (zona de contacto
entre la estratosfera y la mesosfera) hasta una altura
de unos 80 km, donde la temperatura vuelve a
descender hasta unos -70 °C u -80 °C.
18
Capas de la Atmosfera
Termosfera o Ionosfera
• Es la capa que se encuentra entre los 90 y los 800
kilómetros de altura. Su límite superior es la
termopausa.
• En ella existen capas formadas por átomos cargados
eléctricamente, llamados iones. Al ser una capa
conductora de electricidad es la que posibilita las
transmisiones de radio y televisión por su propiedad
de reflejar las ondas electromagnéticas.
• El gas predominante es el Hidrógeno. Allí se produce
la destrucción de los meteoritos que llegan a la Tierra.
Su Tº aumenta desde los -73 °C hasta llegar a 1.500 °C.19
Capas de la Atmosfera
Exosfera
• Es la capa externa de la Tierra que se encuentra por
encima de los 800 kilómetros de altura. Está
compuesta principalmente por hidrógeno y helio y las
partículas van disminuyendo hasta desaparecer.
Debido a la baja atracción gravitatoria algunas pueden
llegar a escapar al espacio interplanetario.
20
COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA
Con respecto a la cantidad y a lareactividad:
a) Componentes mayoritarios oprincipales.
b) Componentes minoritarios:
* No reactivos
* Reactivos
Con respecto a los componentesconstantes y a los componentesaccidentales. 21
a) COMPONENTES MAYORITARIOS O PRINCIPALES:
Componente Símbolo/
Fórmula % Volumen % Peso
Tiempo de
residencia
Nitrógeno N2 78,00 75,60 Continuo
(*)
Oxígeno O2 20,90 23,10 Continuo
Argón Ar 0,93 0,30 Continuo
Dióxido de
carbono CO2 0,032 0,05 20 años
Total 99,862 99,05
(*)
Permanece a
través del
tiempo sin
reaccionar 22
b) COMPONENTES MINORITARIOS: NO REACTIVOS
Componente Símbolo /
Fórmula ppm
Tiempo de
residencia
Neón Ne 18,0 Continuo
Helio He 5,2 Continuo
Kriptón Kr 1,1 Continuo
Hidrógeno H2 0,5 (?)
Óxido nitroso N2O 0,25 8-10 años
Xenón Xe 0,086 Continuo
23
b) COMPONENTES MINORITARIOS: REACTIVOS
Componente Fórmula ppm Tiempo de
residencia
Monóxido de
carbono CO 0,1 0,2-0,3 años
Metano CH4 1,4 Menor de 2
años
Hidrocarburos HCNM 0,02 (?)
Óxido nítrico NO 0,2-2,0 x 10-3 2-8 días
Dióxido de
nitrógeno NO2 0,5-4,0 x 10-3 2-8 días
Amoniaco NH3 6-20 x 10-3 1-4 días
Dióxido de
azufre SO2 0,03-1,2 x 10-3 1-6 días
Ozono O3 0-0,05 (?) 24
Componentes del aire (resumen)
Componentes Compuesto %vol
Nitrógeno 78.03
Oxígeno 20.99
Argón 0.94
Bióxido de carbono 0.035
Neón 0.0024
Hidrógeno 0.00005
Oxido nitroso 0.000025
Metano 0.00015
Dióxido de nitrógeno 0.0000001
Amoniaco 0.0000001
Ozono 0.000002
Monóxido de carbono 0.00001
Principales
Menores
25
COMPOSICIÓN DE LA ATMOSFERA
La región de la atmósfera de interés es aquella
más próxima a la tierra, donde la composición
química del aire es del 78% de nitrógeno y del
21% de oxígeno, esenciales para la vida en la
biosfera. Estos elementos reaccionan en la
atmósfera y pueden producir características no
deseables como las nieblas. Entre los
contaminantes primarios, que proceden de
fuentes antropogénicas están los óxidos de
azufre, de nitrógeno, de carbono, los
hidrocarburos, los metales y las partículas. 26
La actual mezcla de gases, que conforman
la atmósfera, se ha desarrollado a lo largo
de 4.500 millones de años. Hace unos 570
millones de años, el contenido en oxígeno
de la atmósfera y los océanos aumentó lo
suficiente como para permitir la existencia
de la vida marina y la evolución de
animales terrestres capaces de respirar
aire. En nitrógeno (N2) y el oxígeno (O2)
ocupan más del 99 % en volumen.
27
Gas Fórmula PM Volumen (%)
Nitrógeno N2 28.0 78.09
Oxígeno O2 32.0 20.95
Argón Ar 39.94 0.93
Neón Ne 20.2 1.8 x 10-3
Helio He 4.0 5.3 x 10-4
Metano CH4 16.0 1.5 x 10-4
Kriptón Kr 83.8 1.1 x 10-4
hidrógeno H2 2.0 5.0 x 10-5
xenón X 131.3 8.0 x 10-6
ozono O3 48.0 1.0 x 10-8
yodo I 126.9 3.5 x 10-9
radón Rn 222.0 6.0 x 10-18
otros... <10-10
bióxido de carbono CO2 44 0.02-0.04
vapor de agua H2O 18 0.0 - 4.0
Composición de la troposfera
28
Estructura de la Atmósfera
¿Hasta donde llega la atmósfera y donde empieza
el espacio exterior? No hay un límite exterior
definido y a mucha altura hay muy pocas
moléculas de gas, en el espacio interestelar hay
un átomo/cm3 y en el espacio intergaláctico un
átomo/m3, esta densidad es sólo 10-19 la del aire.El peso de la atmósfera se estima en 4,5x1015
toneladas y la densidad de la atmósfera a nivel
del suelo es 1,29 g/l (1,29 kg/m3) y disminuye con
la altitud y con la temperatura29
Cambios de presión
La presión atmosférica en superficie es
alrededor de 1000 milibares. Equivalente a
soportar un peso de aproximadamente 1 kg
por cm2 . Como la superficie del ser humano
adulto es del orden de 20000 cm2,
soportamos una masa de atmósfera
equivalente a 20 toneladas. Por debajo de los
5.5 km de altitud se encuentra cerca del 50%
de masa atmosférica, por debajo de 15 km
casi el 90 % y sobre 100 km sólo hay un 3 x
10-5 % del total de los gases de la atmósfera. 30
Variación de presión con la altura
31
Variación de temperatura con la altura
Cambios de Temperatura
La temperatura cambia con la
altura, en base a esta
variación vertical de
temperatura, la atmósfera se
puede dividir en cuatro capas
que se muestran en la figura
32
Gases contaminantes en la atmósfera
Muchas trazas de gases existen en la
atmósfera a nivel de partes por millón (ppm),
partes por billón (ppb), incluso en partes por
trillón (ppt). Por ejemplo, el SO2 en una
atmósfera limpia puede ser del orden de 200
ppt. Sin embargo, en ambientes de aire
altamente contaminados, los niveles de SO2
pueden ser tan altos como 200.000 ppt o
0,0002% en volumen. Esto es, una pequeña
fracción; no obstante, debido a su toxicidad
para el hombre es indeseable. 33
Los contaminantes primarios son aquellos
que se emiten por fuentes identificables
realizadas por el hombre y son: SO2, Sox,
CO, NOx, Metales, Partículas, Hidrocarburos,
Aerosoles.
Los contaminantes secundarios son
aquellos formados en la atmósfera mediante
las reacciones químicas/fotoquímicas de los
contaminantes primarios, y son: O3,
Oxidantes fotoquímicos incluyendo el nitrato
de peroxiacetilo (NPA), Hidrocarburos
oxidados, Lluvia ácida 34
Óxidos de azufre:
La contaminación procedente de los óxidos de azufre es principalmente la de los compuestos gaseosos incoloros, el dióxido de azufre, SO2, y el trióxido de azufre. Conjuntamente se denominan SOx. El dióxido de azufre tiene un olor picante y no arde en el aire. El trióxido de azufre es altamente reactivo. El mecanismo simplificado para la formación de SOx es:
22 SOOS
322 22 SOOSO
35
Generalmente, el SO3 es del orden de un 1% del SOx total. A bajas temperaturas, la ecuación se produce tan lentamente que raramente se alcanza la condición de equilibrio y entonces, se produce poco SO3. A altas temperaturas, la mezcla de equilibrio contiene menos SO3 que a bajas temperaturas. A altas temperaturas, la velocidad de reacción es rápida, alcanzándose rápidamente el equilibrio, pero hay poco SO3 presente en la mezcla. Además, el SO3 existe en el aire como gas sólo si la concentración del vapor de agua es muy baja.
36
Cuando el vapor de agua está presente en cantidades suficientes, el SO3 y el agua se combinan rápidamente para formar gotas de ácidos sulfúrico, H2SO4, de acuerdo con:
Por eso, el compuesto más común encontrado en la atmósfera es el H2SO4, en vez del SO3. En la atmósfera, el SO2 en parte se convierte a SO3 y luego a H2SO4 mediante los procesos fotolíticas y catalíticos.
4223 SOHOHSO
37
Monóxido de carbono:
El CO es un compuesto gaseoso incoloro,
inodoro e insípido, un poco más ligero que
el aire (ρ 1,25 g/l) y es débilmente soluble
en el agua. Puede formarse a partir de:
– La combustión incompleta del carbono o
de los compuestos del carbono cuando
hay un déficit de O2.
– Disociación del CO2 a altas temperaturas
– Reacciones a altas temperaturas entre el
CO2 y los compuestos del carbono.38
La combustión de los combustibles de
carbono es:
La primera reacción es aproximadamente 10
veces más rápida que la segunda; el CO es
de esta manera un producto intermedio y
puede aparecer como un producto final si el
O2 es insuficiente para la segunda reacción.
La disociación del CO2 es:
COOC 22 2 22 22 COOCO
OCOCO 239
y sólo ocurre a temperaturas muy altas (>
1.700 °C). Las reacciones a alta
temperatura del CO2 y del C están
representadas por:
la cual tiene lugar a temperaturas muy
altas. Los automóviles son el mayor
origen del CO a la atmósfera y una fuente
para su eliminación la proporcionan los
suelos.
COCCO 22
40
Partículas:
Las partículas son contaminantes que en algunos casos son subproductos de los contaminantes gaseosos. Muchas industrias aún emiten partículas, a pesar de que la legislación ambiental ha sido exitosa en la reducción de estas emisiones. El rango de la materia particulada oscila desde valores tan pequeños como 10-6 mm hasta tan grandes como 1 mm. (una milesima de milimetros) A causa del tamaño muy pequeño, permanecen en la atmósfera durante períodos largos y pueden viajar a grandes distancias.
41
Las partículas sedimentan en la superficie, de forma natural o aglomerados con gotas de agua. Las partículas de origen natural pueden ser una lluvia de polvos, cenizas volcánicas e incendios forestales. La materia particulada, de forma natural o antropogénica, no es deseable ya que impide la eficiencia pulmonar del hombre y de los animales.La materia particulada también interfiere en el crecimiento de las plantas cuando se depositan sobre sus hojas, impide la fotosíntesis y algunas partículas son tóxicas.
42
Hidrocarburos:
Por definición, los compuestos de los hidrocarburos contienen sólo los elementos hidrógeno y carbono. Hay sin embargo, muchos miles de dichos compuestos en los tres estados físicos. Son de interés aquellos HC que son gases a la temperatura normal o son volátiles, y explican los aproximadamente 200 compuestos de los HC en el aire urbano. A veces se clasifican en tres tipos, basados en la estructura molecular.
43
• HC alifáticos o acíclicos, donde todoslos átomos de carbono están dispuestosen cadena (no anillos) y sinramificaciones, como el propano.
• HC aromáticos contienen 6 anillos decarbono (benceno) en sus moléculas ycada átomo de carbono tiene un H o un Cunido a él, como el benceno y tolueno.
• HC alicíclicos son aquellos que contieneuna estructura de anillo (seis C)diferentes del benceno, como elciclohexano. 44
Propiedades y trascendencia de los contaminantes de
referencia Contaminantes Propiedades Trascendencia contaminante
CO (monóxido de
carbono)
NO2 (dióxido de
Nitrógeno)
O3 (ozono)
SO2 (dióxido de
azufre)
Partículas
(PM-10)
Pb (Plomo)
Gas incoloro, inodoro.
Gas naranja-marrón.
Altamente reactivo
Inodoro, gas asfixiante, soluble
en H2O para producir ácido
sulfuroso H2SO3.
Materia particulada < 10 micras
en diámetro –humo negro.
Metal pesado, bioacumulativo.
Se forma durante la combustión incompleta de
los hidrocarburos. Causa el efecto invernadero y
el cambio climático.
Componente significativo de la niebla
fotoquímica y la deposición de ácido.
Un contaminante secundario, producido
durante la formación de la niebla fotoquímica.
Provoca daños en la flora y los materiales
Componente principal de la deposición de ácido.
Daños en humanos, flora, fauna y materiales.
Originado en la quema de carbón en las
centrales térmicas, tráfico, chimeneas de
viviendas, incineración, minería. Puede
ocasionar problemas respiratorios.
La fuente principal es la gasolina con plomo.
También de las tuberías de plomo, minería e
incineración. En exceso daña a humanos y
fauna. 45
Concentraciones de trazas de compuestos en
atmósfera limpia y contaminada
Parámetro
Concentración (ppb) Tiempos de
residencia
aproximada Atmósfera
limpia
Atmósfera
contaminada
Partículas
CO
CO2 (*)
SO2
NO
NO2
HNO2
HNO3
O3
NH3
CH4
N2O
H2S
Pb
120
320.000
0,2-10
0,01-0,6
0,1-1
0,001
0,02-0,3
20-80
1-6
1.500
300
0,2
5 x 10-3 g/m3
> 100 g/m3
1.000-10.000
400.000
20-200
50-750
50-250
1-8
3-50
100-500
10-25
2.500
0,5-3 g/m3
65 días
15 años
40 días
1 día
1 día
1 día
20 días
8-10 años
10-150 años
(*) El dióxido de carbono no es contaminante en sentido estricto, ya que daña la parte alta de la estratosfera
pero no la calidad del aire a nivel de tierra. 46
Aproximadamente el 70% de la contaminación
derivada del monóxido de carbono se debe al
transporte, el 10% de los hidrocarburos mal
quemados y el 10% de los óxidos nitrosos.
Una regla general para fijar el límite de
emisión de los contaminantes de referencia es
30 veces al estándar del aire ambiental. A
mayor concentración de contaminante menor
será la capacidad para dispersar la emisión. A
mayor caudal o tasa de emisión menor valor
del límite de concentración que nos marque el
estándar. 47
? Contaminación
Atmosférica
49
CONTAMINACION
ATMOSFERICA
¿Qué entendemos?
¿Qué implica?
¿Cambia en el tiempo?
¿A quién afecta? 50
Contaminación Atmosférica
La atmósfera:
• Sistema de relaciones extremadamente complejo y
con un gran numero de factores en equilibrio
• Principal sistema en el que nos podemos encontrar
en nuestro universo y donde se desenvuelve nuestra
existencia.
Cada persona respira diariamente: 14 - 18 Kg de aire
51
Contaminación Atmosférica:
“Presencia de sustancias,
organismos o formas de
energía en ambientes aéreos
a los que no pertenecen, o
en cantidades superiores a
las propias cuando ese es su
sustrato natural, por un
tiempo suficiente, y bajo
condiciones tales, que
interfieran con la salud y la
comodidad de las personas,
dañen o alteren los recursos
naturales o alteren el
equilibrio ecológico de la
zona”
Materia Energía
Desech
o Acumulació
n
52
Contaminación Atmosférica
Ruido,
vibraciones
Radiaciones
CO, HC, PM,
NOx, SO2, etc
Microorganismos, hongos, polen, etc
53
Acción legislativa y control correctivo
Respuesta
Respuesta
Foco de
emisión Control en
origen Atmósfera
Detector
Receptor
Humanos,
animales,
flora,
materiales
Control correctivo automático
Acción legislativa
54
Ejemplos:
55
ACTUALIDAD: CONTAMINACION ANTAMINA
56
ACTUALIDAD: CONTAMINACION ANTAMINA
La compañía minera Antamina en la localidad de Santa
Rosa. La mayoría fueron atendidos en el centro de salud
local, pero seis fueron derivados a Huaraz.
• Señaló que el pasado miércoles 25 de julio, del 2012 en la
comunidad de Santa Rosa, distrito de Cajacay (Ancash), se
produjo una fuga de 45 TM de concentrado de cobre,
• La explosión de un mineroducto concentrado de zinc y
cobre de la empresa minera Antamina ocasionó la
intoxicación de 54 comuneros de Santa Rosa, en la
provincia de Bolognesi, Áncash, y la contaminación de un
sector de los terrenos de cultivo y canales de regadío,
según denunció el presidente de la comunidad campesina
Yamor, Owen León Gambino. 57
ACTUALIDAD: CONTAMINACION ANTAMINA
Una de las válvulas colapsó,a la altura del kilómetro 110 de
la vía Pativilca-Conococha, estalló y el olor de las
sustancias tóxicas todavía persiste hasta hoy, según
informó Cristina Fernández, corresponsal de El Comercio.
• Son casi 300 las personas atendidas por síntomas como
dolor de cabeza, ardor en los ojos, náuseas y diarrea.
Aunque a muchos se les ha diagnosticado gastritis, gripe y
hasta parasitosis, estuvieron expuestos a tres toneladas de
minerales.
• La Diresa confirmó que realizó análisis de sangre a 52
personas, pero señaló que los resultados estarían listos
recién el 9 de agosto. Asimismo, la OEFA entregará en 30
días su informe sobre lo sucedido, según pudo conocer El
Comercio.
58
ACTUALIDAD:
CONTAMINACION ANTAMINA
• Siete niños registran niveles altos
de cobre en la sangre y de plomo,
debido al derrame de la compañía minera Antamina en el
poblado de Santa Rosa, en el distrito de Cajacay.
• Los equipos del Centro Nacional de Salud Ocupacional y
Protección del Ambiente para la Salud (Censopas), del
Ministerio de Salud, tomaron muestras toxicológicas a un
grupo de 15 a 16 personas.
• El funcionario precisó que solo hizo un dosaje toxicológico
de tres sustancias: plomo, arsénico y cobre.
• Refirió que tras el accidente, el ambiente alrededor de la
mina polimetálica era irritativo, similar a cuando explosiona
una bomba lacrimógena, lo que provocó sangrado por la
boca y la nariz, entre otros síntomas.59
60
FUENTES DE CONTAMINACION
• Se denomina contaminación radioactiva a la presencia
no deseada de sustancias radiactivas en el entorno.
Esta contaminación puede proceder de radioisótopos
naturales o artificiales.
• Las fuentes naturales provienen de ciertos elementos
químicos y sus isótopos y de los rayos cósmicos, son
las responsables del 80% de la dosis recibida por las
personas en el mundo (en promedio), el otro porcentaje
proviene de fuentes médicas como los rayos x. Bajas
dosis de radiación no son peligrosas, el problema
ocurre cuando una persona esta expuesta a estas dosis
por un tiempo prolongado.
Radiación
61
• Las fuentes artificiales pueden provenir de el derrame o
accidentes en la producción o uso de radioisótopos, en
menor medida la lluvia radioactiva proveniente de
bombas atómicas y test nucleares, otras fuentes son
derrames o accidentes con radioisótopos provenientes
de la medicina nuclear o el xenón que se libera durante
el reprocesamiento nuclear de combustible nuclear ya
usado, otra es debido a accidentes en centrales
nucleares.
FUENTES DE CONTAMINACION
Radiación
62
• Grandes cantidades de yodo radioactivo pueden dañar o
destruir la tiroides, mientras que otros tejidos son
afectados en menor medida. El yodo radioactivo es un
producto común de la fisión nuclear; fue uno de los
mayores componentes radioactivos liberados en el
accidente de Chernóbil dejando nueve casos pediátricos
de cáncer tiroideo y hipotiroidismo.
• Durante el accidente nuclear de Fukushima I el gobierno
japonés entregó dosis de yodo a la población afectada
para prevenir casos de cáncer tiroideo.
FUENTES DE CONTAMINACION
Radiación
63
1.3.9. Radiación
Videos: Evaluacion /sesion/cProduccion energia Nuclear FUENTES DE CONTAMINACION
64
• En 1945 para el fin de la segunda guerra mundial se
produce en Japón los ataques nucleares sobre
Hiroshima y Nagasaki, estos ataques revelaron al
mundo la devastación que producen las bombas y
su contaminación radioactiva.
• Se estima que hacia finales de 1945, las bombas
habían matado a 140.000 personas en Hiroshima y
80.000 en Nagasaki, aunque sólo la mitad había
fallecido los días de los bombardeos. Entre las
víctimas, del 15 al 20% murieron por lesiones o
enfermedades atribuidas al envenenamiento por
radiación.
FUENTES DE CONTAMINACION
Radiación
65
• La mutación de las mariposas de Fukushima
• BBC Última actualización: Martes, 14 de agosto de 2012
• La exposición a material radioactivo tras el desastre de
Fukushima causó mutaciones en las mariposas de Japón,
según un nuevo estudio. Las mariposas recolectadas luego
del accidente muestran cambios en la longitud de sus patas y
antenas, así como en la forma de las alas.
Las flechas rojas indican deformaciones e irregularidades en las alas.
Ojos con hundimientos. El número de mutaciones es
mayor en las zonas más próximas a Fukushima.
FUENTES DE CONTAMINACION
Radiación
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN ELPERÚ
Departamento de Junín La OROYA:
• Tomamos como primer lugar a la compañía minera mas
destacada en lo que se refiere a contaminación ambiental,
la cual actualmente hoy en día esta inactiva por no dar
prioridad a la necesidad de un control adecuado de sus
residuos.
•
• La situación se agudiza en los momento de calma y cambio
de dirección del viento, en donde las concentraciones
contaminantes en el aire llegan a superar
considerablemente los respectivos lineamientos de la
Calidad del Aire para el dióxido de azufre (SO2), las
Partículas Totales en Suspensión (PTS), las Partículas
Menores a 10 Micrones (PM10) y el Plomo Atmosférico (Pb).
• 68
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN
ELPERÚ
Departamento de Junín La OROYA:
•
• CONSECUENCIAS
• 1- la presencia de plomo en el aire .
• 2.-la fuerte concentración de dióxido de azufre(SO2),
constantemente presente en el aire de la Ciudad de la
Oroya, irrita las vías respiratorias.
• 3.-En 1978 en la Reserva Nacional de Junín, habían 368
especias de vegetales y 98 especias de aves y en 1998,
solamente habían 26 especias de vegetales y 36 de aves.
•69
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN ELPERÚ
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CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN
ELPERÚ
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CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN ELPERÚ
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CONTAMINACIÓN
• “Todo cambio indeseable en las características del aire, el
agua, el suelo, o los alimentos, que afecta nocivamente la
salud, la sobrevivencia o las actividades de los humanos
u otros organismos vivos”, G. Tyler Miller, Jr
• “La presencia en el ambiente de sustancias, elementos,
energía o combinación de ellos, cuya presencia en el
ambiente, en ciertos niveles, concentraciones o periodos
de tiempo, pueda constituir un riesgo a la salud de las
personas, a la calidad de vida de la población, a la
preservación de la naturaleza o a la conservación del
patrimonio ambiental. C.A. Zaroz.
73
CONTAMINACIÓN
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IMPACTO AMBIENTAL
• Se entiende por impacto ambiental el efecto
que produce una determinada acción
humana sobre el medio ambiente en sus
distintos aspectos. El concepto puede
extenderse, con poca utilidad, a los efectos
de un fenómeno natural catastrófico.
Técnicamente, es la alteración de la línea de
base, debido a la acción inotrópica o a
eventos naturales.
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DECLARACIÓN IMPACTO AMBIENTAL
Es como una declaración Jurada,
donde sostenemos que el proyecto
cumple con la legislación ambiental
vigente que no existe impactos
ambientales significativos de acuerdo
a los criterios y a la normativa
existente
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TÉRMINOS DE REFERENCIA (TDR)
Documentos que contiene los
lineamientos generales que la
autoridad ambiental y contratante
señalan para la elaboración de los
estudios, son hitos referenciales para
elabora estudios ambientales
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Consiste en hacer un seguimiento del proyecto, se puede hacer aplicando
el ciclo o circulo de Deming
MONITOREO
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GRANDES PROBLEMAS AMBIENTALES
CALENTAMIENTO GLOBAL
Es un término utilizado para referirse al
fenómeno del aumento de la temperatura media
global, de la atmósfera terrestre y de los
océanos, que posiblemente alcanzó el nivel de
calentamiento de la época medieval a mediados
del siglo XX, para excederlo a partir de entonces.
El calentamiento global está asociado a un
cambio
climático que puede tener causa antropogénica
o no. El principal efecto que causa el
calentamiento global es el efecto invernadero.
80
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LA LLUVIA ÁCIDA
• La lluvia ácida presenta un pH menor (más ácido) que la lluvia
normal o limpia. Constituye un serio problema ambiental ocasionado
principalmente por la contaminación de hidrocarburos fósiles. Estos
contaminantes son liberados al quemar carbón y aceite cuando se
usan como combustible para producir calor, calefacción o
movimiento (gasolina y diesel).
• El humo del cigarro es una fuente secundaria de esta contaminación,
formada principalmente por dióxido de azufre (SO2) y óxidos de
nitrógeno (NOx). Las erupciones volcánicas y los géiseres
contribuyen con una pequeña cantidad de estos contaminantes a la
atmósfera.
• La lluvia ácida se forma generalmente en las nubes altas donde el
SO2 y los NOx reaccionan con el agua y el oxígeno, formando una
solución diluida de ácido sulfúrico y ácido nítrico. La radiación solar
aumenta la velocidad de esta reacción.
SO3+H2O --> H2SO4
2NO2+H20 --> HNO3 + HNO2 82
83
DEBILITAMIENTO DE LA CAPA DE OZONO
• El ozono, ubicado en la Estratosfera como capaentre 15 y 30 km. de altura, se acumula en laatmósfera en grandes cantidades, y se convierteen un escudo que nos protege de la radiaciónultravioleta que proviene del sol haciendoposible la vida en la Tierra.
• El Gas Ozono está en un continuo proceso deformación y destrucción, ya que al poseer tresátomos de Oxígeno que se liberan a la atmósferasiempre uno de ellos se une a una molécula deOxígeno y forma nuevamente Ozono, esteúltimo, después de absorber rayos UV se divideformando una molécula de oxígeno y liberandoun átomo de oxígeno, proceso cíclico que serepite constantemente.
84
• Durante los últimos años, la capa de ozono, se ha debilitadoformando un verdadero agujero, que en algunos sectoresha producido disminuciones de hasta el 60% en la cantidadde ozono estratosférico. Este desgaste se debe al uso de uncomponente químico producido por el hombre, losclorofluorocarburos (CFC) de productos, como losaerosoles, disolventes, propelentes y refrigerantes. Laacción de estos gases en la Estratosfera libera átomos de Cla través de la radiación UV sobre sus enlaces moleculares;cada átomo de Cl destruye miles de moléculas de Ozonotransformándolas en moléculas de dioxígeno. Otroscompuestos que afectan la capa de ozono por contenercloro (Cl) son el metilcloroformo (solvente), el tetraclorurode carbono (un químico industrial) y sustancias quecontengan bromo (Br), como los halones, utilizados paraextinguir el fuego.
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CONTAMINANTES DEL AIRE
QUÍMICOS (Sustancias, compuestos o sus mezclas)
FÍSICOS (Manifestaciones energéticas)
BIOLÓGICOS (Agentes vivos: bacterias, virus, mohos, etc.)
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Observemos y analicemos:
Embotellamiento por transporte y
transito
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Observemos y analicemos:
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TIPOS DE EMISIONES SEGÚN LA FORMA DE
PRESENTARSE
A) CRITERIO:
ESTADO DE
AGREGACIÓN
* GASES
* VAPORES
B) CRITERIO:AEROSOLES
* SÓLIDOS
• Polvo
• Humos
• Humos metálicos
* LÍQUIDOS
• Nieblas
• Bruma
* COMPLEJOS
• Smog
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CONTAMINANTES QUÍMICOS:
GASEOSOS
• GAS
Compuesto cuyo estado físico es el de un gas a 25° C y 760 mm de Hg.
Por ejemplo: SO3
• VAPOR
Compuesto cuyo estado físico es el de un sólido o líquido a 25° C y 760 mm de Hg.
Por ejemplo: C2H5OH 91
CONTAMINANTES QUÍMICOS: LÍQUIDO – GAS
• NIEBLA (MIST)
Aerosol líquido-gas con partículas de líquido raramente visibles por el ojo humano, producidas por la condensación de la fase gaseosa o por la dispersión de un líquido.
Por ejemplo: nieblas de H2SO4
• BRUMA (FOG)
Aerosol líquido-gas con partículas de líquido visibles a simple vista, originadas por condensación del estado gaseoso, y de tamaño comprendido entre 2 y 60 m.
Por ejemplo: condensación de vapor de agua 92
CONTAMINANTES QUÍMICOS: SÓLIDO – GAS (1)
• POLVO (DUST)Suspensión de partículas provenientes de unadisgregación mecánica, con tamaños diversos eirregulares.
Por ejemplo: polvo de clinker o de cemento.
• HUMOHUMO METÁLICO (FUME)
Suspensión de partículas provenientes de una condensación. Partículas usualmente esféricas e inferiores a 1 m.
Por ejemplo: humos procedentes de fundiciones (plomo)
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CONTAMINANTES QUÍMICOS: SÓLIDO – GAS (2)
• HUMO DE COMBUSTIÓN (SMOKE)
Suspensión de partículas provenientes de unacombustión incompleta, con tamaños inferiores a 1m.
Por ejemplo: gases de combustión provenientes de la tostación de pirita.
• SMOG (S-L-G)
Concentración de smoke y fog. Las partículas sólidas y liquidas que lo componen suelen estar en el rango de 0,01 m y 2 m.
Por ejemplo: gases de combustión provenientes de motores de combustión interna –gasolineros-
94
CONTAMINANTES QUÍMICOS: PARTÍCULAS
• PARTÍCULAS EN SUSPENSIÓN
* Material particulado de 0,1 m – 10 m .
* Núcleos Aitken, menores 0,1 m .
Por ejemplo: partículas provenientes de la voladura en la minería a tajo abierto.
• PARTÍCULAS SEDIMENTABLES
Con dimensiones en el rango de mayores 10 m ymenores de 100 m.
Por ejemplo: Partículas de arena en la minería de agregados.
• FIBRAS
Partículas cuya longitud es cinco veces su diámetro. 95
EMISIONES E INMISIONES
Emisiones
Se entiende por emisión
a la totalidad de
sustancias que pasan a
la atmósfera después
de dejar la fuente.
Por ejemplo:
Las emanaciones
gaseosas de distintas
industrias, los humos
evacuados de los
procesos de
producción de energía,
etc.
Inmisiones
Se entiende porinmisión a laconcentración decontaminantes a niveldel suelo, de modotemporal opermanente.
Por ejemplo:
La cantidad de CO en el aire de una ciudad pero a nivel del piso y hasta una altura de 2 m, es un indicador de la calidad ambiental
96
97
98
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN
DE LOS CONTAMINANTES (1)
• MICROGRAMO POR METRO CÚBICO (g/m3)
Cantidad en términos de masa (g)contenida en una unidad de volumen (m3)
• PARTES POR MILLÓN EN VOLUMEN (ppmv):
ppmv = (Vcontaminante/Vaire) x 106
Donde:
Vcontaminante = Volumen parcial ocupado por el contaminante
en la mezcla a una presión total P y a una
temperatura T.
Vaire = Volumen ocupado por la mezcla a la misma T y P.
99
FORMAS DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN
DE LOS CONTAMINANTES (2)
• Relación entre ppmv y g/m3
ppmv= (g/m3) * R * T / (1000*P * M)
Donde:
R: Constante universal de los gases
T: Temperatura
P: Presión
M:Peso molecular de la sustancia
100
La unidad internacional de especies químicas en la atmósfera es
mol (molécula gramo). El número de átomos o moléculas en 1
mol es número de Avogadro, Na= 6.022x1023/mol.
Concentración; es la cantidad (o masa) de una especie química
dado en un volumen dividido por ese volumen. Unidad de la
concentración puede ser:
Masa/Volumen o Cantidad/Volumen
Unidad: Densidad expresado en kg/m3 o partículas/cm3
Fracción molar (moles de especie y por moles de aire)
ppm (partes por millón).
1 ppm significa 1 molécula de especie y por millón de molécula
del aire
1 ppm = 10-6 μmol/mol
1 ppb = 10-9 nmol/mol
1 ppt = 10-12 pmol/mol
Unidades de concentración
101
Concentración total de moléculas del aire dado temperatura y
presión, puede ser calculado utilizando la ecuación universal de
los gases ideales
PV = nRT
Ctotal = n/V = P/RT
Para P = 1 atm = 1013.25 mb = 101325 pa = 101325 N/m2
T= 298K
R = 8.314 Nm/mol Kelvin = 0.082 atmL/mol Kelvin
Ctotal = 40.897 mol/m3
Expresado en Ctotal en moleculas/cm3
1mol = 6.022x1023 moleculas
1m = 100 cm, por tanto 1m3 = 106 cm3
Ctotal = 2.463x1019 moleculas/cm3 102
Ci: concentración del gas
Mi : peso molecular del gas
P : pascal
Estándares nacionales de calidad del aire (ECA)
(condiciones estándar 25ªC y 1 atm)
ECA NO2 (1 Hora) = 106,9 ppb (200 µg/m3)
ECA SO2 (24 Horas) = 30,6 ppb (80 µg/m3)
ECA PM10 (24 Horas) = 150 µg/m3
ECA O3 (8 Horas) = 61,25 ppb (120 µg/m3) 103
Un micrómetro equivale a:
Una milésima de milímetro: 1 µm = 0,001 mm = 1 ×
10-3 mm
Una millonésima de metro: 1 µm = 0,000 001 m = 1 ×
10-6 m
Mil nanómetros: 1 µm = 1000 nm
1 mm = 1000 µm
1 m = 1 000 000 µm
1 nm = 0,001 µm
104
PROBLEMAS PRACTICOS : CALCULO DE CONCENTACIONES
DE CONTAMINANTES CONDICIONES ESTANDARES
105
106
107
Ejercicio 3. Sobre la base de la información de medidas de
CO y NO en el interior de túnel Maria Maluf en la ciudad de
Sao Paulo, el día 30 de noviembre del 2012, por IAGUSP
(Instituto Astronomía, Geofísico, y Ciencias Atmosféricas de la
Universidad de Sao Paulo), abajo, determinar la
concentración de CO y NO en μg/m3.
CO de 11 ppm
NO de 1019 ppb
Datos: 1 ppm= 1000 ppb
Para el 30/11/2012 T= 27ªC y P= 999.5 hPa
108
109
110
Ejercicio 2: Concentración de Ozono
La concentración de ozono es 150 g/m3 en una estación urbana
de monitoreo. Determinar si esta concentración excede el valor
permitido encontrado en las normas de calidad del aire.
El valor de la norma está expresado en ppm: 0.06125 (tiempo
muestreo 8h). a 25C y 1 atm de presión.
Solución:
Peso molecular del Ozono (O3): 16 x 3 = 48
Concentración de Ozono: 150 g/m3= ppm x 48 x 1000
24.5
ppm = (150 * 24.5) / (1000* 48) = 0.0765 ppm
Por lo que se puede concluir que el ozono está excediendo la
norma ambiental, causando contaminación.
PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AIRE
111
PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AIRE
Ejercicio 1: Emisión Dióxido de Carbono CO2
El gas que se libera de un automóvil por el tubo de escape contiene 1.4
volúmenes de CO. ¿Cuál es la concentración de CO expresado en g/m3
a 25C y 1 atm de presión?
Conversión de unidades: Relación entre g/m3, ppm, y volumen (%):
g/m3 = ppm peso molecular 1000/24.5 ( a 25C y 1 atm de presión )
g/m3 = ppm peso molecular 1000/22.41 ( a 0C y 1 atm de presión )
1 % volumen = 104 ppm
Solución:
1.4 volúmenes de CO x 10000 ppm = 14000 ppm CO
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PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AIRE
Ejercicio 1: Emisión Dióxido de Carbono CO2
El gas que se libera de un automóvil por el tubo de escape contiene 1.4
volúmenes de CO. ¿Cuál es la concentración de CO expresado en g/m3 a
25C y 1 atm de presión?
Conversión de unidades: Relación entre g/m3, ppm, y volumen (%):
g/m3 = ppm peso molecular 1000/24.5 ( a 25C y 1 atm de presión )
g/m3 = ppm peso molecular 1000/22.41 ( a 0C y 1 atm de presión )
1 % volumen = 104 ppm
Solución:
1.4 volúmenes de CO x 10000 ppm = 14000 ppm CO
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PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AIRE
Ejercicio 1: Emisión Dióxido de Carbono CO2
El gas que se libera de un automóvil por el tubo
de escape contiene 1.4 volúmenes de CO.
¿Cuál es la concentración de CO expresado en
g/m3 a 25C y 1 atm de presión?
Solución:
Concentración de CO en g/m3 = [14000 ppm x
28 g/mol x 1000 ] / 24.5
Respuesta: 16 x 106 g/m3 de CO = 16 x 103
mg/m3
Reflexión:
La concentración del CO del gas del escape del
vehículo se verá reducida al entrar a la
atmosfera. La norma de calidad del aire
ambiental en el Perú, es de 10 000 g/m3 .
114
115
Ejercicio... Efectuar las siguientes transformaciones de ug/m3 a ppmv:
Contaminante Período Valor
ug/m3Formato Calculo
(ppm)
SO2 24 horas 365 NE mas de 1 vez al año
CO 1 hora 30000 NE mas de 1 vez al año
Ozono 8 horas 120 NE mas de 24 veces al año
De los Estandares de Calidad Ambiental del Aire, N° 074- 2001- PCM
116
Lectura ...
117
Lecturas sugeridas:
• Air quality guidelines (OMS)
http://www.who.int/air/Airqualitygd.htm]
• National ambient air quality standars (USEPA)
http:/www.epa.gov/oar/oaqps/greenbk/40cfr50.html#Sec.50.9
• Estandares Nacionales de Calidad Ambiental (Perú), DS N°074-2001-PCM
http://editoraperu.com.pe
• Ley marco del Sistema Nacional de Gestión Ambiental, Ley 28245
http://editoraperu.com.pe
• Niveles Máximos Permisibles en emisiones gaseosas (EM-Perú), RM N° 315-96-EM/VMM
http://editoraperu.com.pe
• Normas oficiales Mexicanas en Salud Ambiental (México)
http://www.ssa.gob.mx/nom
• Directivas sobre evaluación y gestión de la calidad del aire ambiente (UniónEuropea)
http://europa.eu.int
• Normas de emisión de fuentes fijas y calidad del aire (Colombia)
http://www.minambiente.gov.co
• Normas de calidad del aire (Chile)
http://www.conama.cl
• National ambient air quality (CEPA-Canada)
http://www.ec.gc.ca
118
A. Fuentes Web
http://www.uhu.es/juan.domingo/descargas/normativa/Decreto%2074_96%20Jt
a_And%20Reglamento%20Calidad%20del%20aire%20Andalucia.pdf
Agencia Europea para la Seguridad y la Salud en el Trabajo, 2005. Los efectos
del ruido en el trabajo.
http://cdam.minam.gob.pe/novedades/Compendiolegislacion05.pdf
http://www.andaluciainvestiga.com/espanol/cienciaAnimada/sites/ruido/ruido.h
tml
http://eur-
lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2002:189:0012:0025:EN:PDF
119
“Deja un mundo mejor que el
que te encuentres, no tomes
más de lo que necesites,
trata de no perjudicar a la
vida o al medio ambiente y
ponle remedio si lo haces”
(Del libro: Ecología y Comercio, Paul Hawken,
1994)
Reflexión:
Iglesia “San Francisco”. Arequipa
120
LABORATORIO: MEDIDAS DE
DISPERSIÓN DE PARTÍCULAS, USO
DE PLACAS
121
GRACIAS
122
