Cap 1 Contminates Atmosfericos

Tecnología Quimica I PRQ 3353, Ing. Medardo B. Rojas Torrico 2006_____________________________________________ 2006_____________________________________________ 1 de12

CAPITULO I

CONTAMINANTES ATMOSFERICOS

CONTENIDO: 1.1Introducción, 1.2. Caracterización de la atmósfera, 1.3 Conceptos básicos de contaminación atmosférica, 1.3.1 Caracterización Caracterización de la contaminació contaminación, n, 1.4 Clasificació Clasificación n de los contaminan contaminantes, tes, 1.5 Contaminant Contaminantes es atmosféricos, 1.5.1 Óxidos de carbono, 1.5.2 Óxidos de azufre, 1.5.3 Óxidos de n itrógeno, 1.5.4 Compuestos orgánicos volátiles, 1.5.5 Partículas y aerosoles, 1.5.6 Oxidantes, 1.5.7 Sustancias radiactivas, 1.5.8 Calor, 1.5.9 Ruido, 1.5.10 Otros contaminantes. 1.6 Bibliografia 1.1 INTRODUCCIÓN Los principales constituyentes del aire son el N 2 y el O2: el primero es un gas inerte, en condiciones normales de presión y temperatura, en tanto que el segundo participa como reactante en reacciones de oxidación que por lo general son catalizadas para que tengan lugar, por algún agente externo. Una de las funciones más importantes que realiza la atmósfera es proteger a los seres vivos de los efectos nocivos de las radiaciones solares ultravioleta. Los materiales indeseables en la atmósfera, pueden dañar la salud humana, la vegetación, los bienes humanos o el medio ambiente global, crear ofensas estéticas en la forma del aire de color café o brumoso, o bien olores desagradables. El control de la contaminación del aire se remonta al siglo XIII. Tabla 1.1 Contaminantes naturales del aire Fuente Contaminantes Volcanes Óxidos de azufre, partículas Fuegos forestales CO, CO2, Óxidos de nitrógeno, Partículas Partículas Vendavales Polvo Plantas (vivas) Hidrocarburos, polen Plantas (en descomposición) Metano, Sulfuro de hidrógeno Suelo Virus, Polvo Mar Partículas de sal

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 deterioro de su calidad por el uso o abuso indebido 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 lograr un mundo mundo limpio limpio y habita habitable, ble, sustento de una mejor calidad de vida para las generaciones futuras. Una Una atmó atmósf sfer era a cont contam amina inada da pued puede e daña dañarr la salu salud d de las personas y afectar a la vida de las plantas y los animales. Pero, además, los cambios que se producen en la composición química de la atmósfera pueden cambiar el clima , producir lluvia ácida o destruir el ozono , estos fenómenos son de importancia global. Se entiende la urgencia de conocer bien estos procesos y de toma tomarr las las medi medida dass nece necesa sari rias as para para que que no se prod produzc uzcan an situaciones graves para la vida de la humanidad y de toda la biosfera Figura 1.1 Emisión de gases contaminantes por una industria

1.2 CARACTERIZACION DE LA ATMOSFERA La Atmósfera es la envoltura gaseosa, de unos 200 kilómetros de espesor (aproximadamente el 90 % de la atmosfera), que rodea la Tierra. Constituye el principal mecanismo de defensa de las distintas formas de vida. Ha necesitado miles de millones de años para alcanzar su actual composición y estructura que la hacen apta para la respiración de los seres vivos que la habitan. La atmósfera se divide en diferentes capas, con distinta composición y características físicas.

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Ionosfera y Mesosfera : Estas dos primeras capas, presentan concentraciones de gases muy inferiores al resto, aunque son fotoquímicamente activas, absorben y dispersan la energía solar, por lo que influyen directamente en la radiación que alcanzan las capas inferiores Estratosfera: Es la capa inmediatamente inferior, mucho menos extensa, p ero con una concentración mayor de especies químicamente activas, radicales libres e iones. Desde el punto de vista de la contaminación atmosférica, es la capa en la que se desarrollan los procesos de transporte y transformación global de contaminantes, y también en esta capa se produce absorción y dispersión de la energía solar. En la zona inferior de esta capa, a poco más de 10 km. sobre la superficie terrestre, existe una concentración relativamente elevada de O3, que da lugar a la denominación de esta región como capa de ozono estratosférico. Troposfera: Es la última capa inferior próxima a la superficie terrestre, y es la que, salvando los efectos de contaminación a escala global como la reducción del O3 estratosférico o el efecto invernadero, permite caracterizar si tenemos una atmósfera limpia o contaminada. Desde el punto de vista del transporte de contaminantes en esta capa, la zona inferior de la troposfera, denominada capa límite atmosférico, es la zona influenciada directamente en su flujo por la corteza terrestre, por lo que tiene su propio estudio y caracterización. Su altura puede variar considerablemente, dependiendo de las condiciones de flujo atmosférico, desde 200 m. hasta más de 2 km. sobre el suelo. Tabla 1.2. Composición media del aire troposférico limpio (base seca).

Sustancia N2 O2 Agua Ar CO2 Ne He CH4 Kr N2O H2 Xe VOCs

Concentración [ppm] (vol) [g/m3] 780000 8.95 x 108 209400 2.74 x 108 9300 1.52 x 107 315 5.67 x 105 18 1.49 x 104 5.2 8.50 x 102 1.0 -1.2 6.56 -7.87 x 102 1.0 3.43 x 103 0.5 9.00 x 102 0.5 4.13 x 101 0.08 4.29 x 102 0.02 -

La troposfera, y especialmente la capa límite atmosférica (200m a 2 km), es las zona de la atmósfera de mayor interés general para el estudio, caracterización y control de la contaminación atmosférica .

1.3 CONCEPTOS BASICOS DE CONTAMINACIÓN ATMOSFERICA Se define como contaminación atmosférica. " Cualquier circunstancia que añadida o quitada de los normales constituyentes del aire, puede llegar a alterar sus propiedades físicas o químicas lo suficiente para ser detectado por los componentes del medio ". Contaminante atmosférico es aquello que altera la composición geoquímica media de la atmósfera. La contaminación atmosférica puede afectar tanto a escala global (macroecológica) como local (microecológico), pudiéndose situar el origen de la misma en la acción del hombre (antropogénico) o simplemente en causas naturales (telúrico). Del total de contamínate, solo, un buen número de ellos están perfectamente identificados, así como la forma de interferir con el medio y los efectos que producen. La actividad contaminante introduce ciertos desequilibrios en los ciclos biogeoquímicos (carbono, nitrógeno, oxígeno, azufre, fósforo, etc.) lo que puede llegar a provocar reacciones de consecuencias impredecibles para la Biosfera y, por tanto, para el conjunto de nuestro Planeta, amenazando un desarrollo sostenible que pueda garantizar la supervivencia, en condiciones adecuadas, a las generaciones futuras.


Tabla 1.3 Composición de Aire limpio y contaminado

Sustancia SO2 CO NO NO2 O3 HNO3 NH3 HCOH HCOOH HNO2 NMHC

Concentración [ppb] Aire limpio Aire Contaminado 1 - 10 20 - 200 120 1000 – 10000 0.01 – 0.05 50 -750 0.1 – 0.5 50 – 250 20 – 80 100 – 500 0.02 - 03 3 – 50 1 10 – 25 0.4 20-50 1 – 10 0.001 1–8 500 – 1200

A partir de la definición de contaminante atmosférico, se introduce el término de composición geoquímica media del aire . Esta composición media se refiere al contenido y proporción de los diferentes constituyentes de un aire limpio hipotético, y corresponde al aire troposférico de las zonas polares (Ver tabla 1.2)

1.3.1. CARACTERIZACION DE LA CONTAMINACIÓN Para determinar si una atmósfera esta contaminada es necesario conocer la siguiente información: 1. El medio atmosférico y su composición. 2. Los contaminantes atmosféricos. 3. Los efectos que pueden causar los contaminantes atmosféricos sobre el medio ambiente, 4. Origen de la contaminantes (focos emisores) 5. Tecnología para la reducción de emisiones. 6. Tecnología para cualificar y y cuantificar los contaminantes.

1.4 CLASIFICACIÓN DE LOS CONTAMINATES Los contaminantes de acuerdo a su emisión por fuentes conocidas y su formación en la atmósfera se clasifican en contaminantes primarios y secundarios.

Contaminante Primario : Son las sustancias que mantienen en la atmósfera las características con que la fueron vertidas por la fuente emisora. Contaminante Secundario: Son sustancias originadas en el aire por interacción entre dos o más contaminantes primarios, o por sus reacciones con los constituyentes normales de la atmósfera. 1.5 CONTAMINANTES DE LA ATMÓSFERA Los contaminantes atmosféricos son numerosos, es difícil agruparlos en forma genérica para su estudio. Siguiendo la agrupación mas frecuente se presenta en la bibliografía y aplicación practica os siguientes grupos:

Nº 1 3 5 7 9

CONTAMINANTE Óxidos de carbono Óxidos de nitrógeno Partículas y aerosoles Substancias radiactivas Ruido

Nº 2 4 6 8 10

CONTAMINATE Óxidos de azufre Compuestos orgánicos volátiles Oxidantes Calor Otros contaminantes

Algunos de los principales contaminantes atmosféricos son substancias que se encuentran de forma natural en la atmósfera, los consideramos contaminantes cuando sus concentraciones son notablemente más


elevadas que en la situación normal. Así se observa en la siguiente tabla en la que se comparan los niveles de concentración entre aire limpio y aire contaminado.

1.5.1 Óxidos de Carbono Comprende al dióxido de carbono (CO2) y al monóxido de carbono (CO). Estas dos sustancias son contaminantes primarios.

Dióxido de Carbono: Es un gas sin color, olor ni sabor que se encuentra presente en la atmósfera de forma natural, no es tóxico. Desempeña en la naturaleza un importante papel en el ciclo del carbono en enormes cantidades (proceso de fotosíntesis), del orden de 10 12 toneladas.

Acción contaminante : Son dos las circunstancias que lo hacen un contaminante de gran importancia en la actualidad: • Es un gas que produce un importante efecto de atrapamiento del calor (energía interna y externa), llamado efecto invernadero; y • Su concentración está aumentando en los últimos decenios (0.03% CO2 aire limpio) por la quema de los combustibles fósiles y de grandes extensiones de bosques Por estos motivos es uno de los gases que más influye en el importante problema ambiental del calentamiento global del planeta y el consiguiente cambio climático. Figura 1.2 Emisiones de CO2 por industria y vehículos de países desarrollados Tabla 1.3 Contaminates con carbono Compuestos Diocido de carbono (CO2) Monóxido carbono (CO)

de

Metano (CH4) Hidrocarburos (no metano) (NMHC) Partículas de carbono orgánico (POC) Elemento Carbono (EC)

Fuentes principales Océano Biosfera Combustible fósiles Quema de biomasa, Transporte, Fotoquímica Animales, Vegetación en putrefacción, Humedales Vegetación, Origen humano Fotoquímica secundaria Quema de biomasa, Origen humano

Monóxido de carbono:

C Producido [Tg/año]

Concentración típica Natural

7.8*104

350 ppmv

660

<50 ppbv

610

Contaminad o 380 ppmv

Tiempo de vida

Sumideros

50–200 años

Océano

150-200 ppmv

1-2 meses

Oxidación a CO2

1650 pptv

>1800 pptv

10 años

Oxidación a CO, Suelos

variable

few ppv

variable

variable

Pequeña

0.1µ g/m3

>2 µ g/m3

Una semana

Pequeña 0.02

µ

/g3

>1µ g/m3

1 semana

Reacciones fotoquímica s Deposición húmeda y seca Deposición húmeda y seca


Gas contaminante primario sin color, olor ni sabor. Es tóxico porque envenena la sangre impidiendo el transporte de oxígeno. Se combina fuertemente con la hemoglobina de la sangre y reduce drásticamente la capacidad de la sangre de transportar oxígeno. Es responsable de la muerte de muchas personas en minas de carbón, incendios y lugares cerrados (garajes, habitaciones con braseros, etc.) Alrededor del 90% del monóxido de carbono que existe en la atmósfera se forma de manera natural, en la oxidación de metano (CH4) en reacciones fotoquímicas. Se eliminan por su oxidación a CO2. La actividad humana genera en grandes cantidades de CO, siendo, después del CO2, el contaminante emitido en mayor cantidad a la atmósfera por causas no naturales, procede principalmente de la combustión incompleta de la gasolina y el gasoil en los motores de los vehículos.

1.5.2 Óxidos de Azufre (SO x) Comprende el SO2 y el SO3. El óxido de azufre que se emite a la atmósfera en mayores cantidades es el anhídrido sulfuroso (SO2), y en menor proporción, que no rebasa el 1 ó el 2 por ciento del anterior, corresponde al anhídrido sulfúrico (SO3).

Dióxido de azufre (SO 2) Importante contamínate primario, es un gas incoloro, de olor picante e irritante en concentraciones superiores a 3 ppm. Es 2.2 veces más pesado que el aire, a pesar de lo cual se desplaza rápidamente en la atmósfera, es un gas bastante estable. Su vida media en la atmósfera es corta, de unos 2 a 4 días. Casi la mitad vuelve a depositarse en la superficie húmeda o seca y el resto se convierte en iones sulfato (SO42-). Por este motivo, como se ve con detalle en la sección correspondiente, es un importante factor en la lluvia ácida. En conjunto, más de la mitad del que llega a la atmósfera es emitido por actividades humanas, sobre todo por la combustión de carbón y petróleo y por la metalurgia. Otra fuente muy importante es la oxidación del H2S. y, en la naturaleza, es emitido en la actividad volcánica. En algunas áreas industrializadas hasta el 90% del emitido a la atmósfera procede de las actividades humanas, aunque en los últimos años está disminuyendo su emisión en muchos lugares gracias a las medidas adoptadas Figura 1.2 Emisiones de SO2 por industria y vehículos de países desarrollados

Trióxido de azufre (SO 3): Contaminante secundario que se forma cuando el SO2 reacciona con el oxígeno en la atmósfera. El SO3 es un gas incoloro muy reactivo, que condensa fácilmente; en condiciones normales, no se encuentra en la atmósfera, ya que reacciona rápidamente con el agua atmosférica, formando ácido sulfúrico. La combustión de cualquier sustancia que contenga azufre produce emisiones de SO2 y SO3; la cantidad de SO3 producida depende de las condiciones de la reacción, especialmente de la temperatura, oscilando entre 1 y 10 por ciento de los SOx producidos. Un mecanismo de formación de SOx podría ser: S + O2 ---> SO2 2 SO2 + O2 ---> 2 SO3 La segunda reacción se produce en pequeña escala y tiene lugar muy lentamente, a la temperatura de la atmósfera, siendo favorecida por la acción de catalizadores. El efecto neto es que la emisión de los SOx se realiza fundamentalmente en forma de SO2.


Tabla 1.4 Contaminantes con azufre Compuestos

Fuentes principales

Sulfuro de carbonilo Disulfuro de carbono (CS2) Disulfuro de dimetilo [CH3 – 2S] Sulfuro de hidrogeno [SH2] Dióxido de azufre

Suelos y Marismas Quema de biomasa Océanos y suelos

Sulfato (SO4-2)

Superficie mar Oxida desde SO2

Descomposición de algas en el oceano Reducción bacteriana, Suelos y humedales Origen humano, Volcanes, Oxidación de H2S

S Producido [Tg/año]

Natural

47

500 pptv

106

15-30 ptv

27 - 56 Variable 103 38

Concentración típica Contaminad o

Tiempo de vida 44 año

100-200 pptv

12 dias

Sumideros Fotolisis Oceanos Estratosfera Por fotolisis produce SO2 Deposición en océano Oxidación a SO2

< 100pptv

100 pptv

0.6 días

30-100 pptv

330-880 pptv

4.4 dias

Fotolisis

2 – 4 días

Deposición seca y húmeda, Oxida ha SO4-2 Deposición seca y húmeda

24-90 pptv 0.01 µ gs/m3

> 5 pptv >2.5µ g/m3

Una semana

Posteriormente este gas reacciona con el agua formando ácido sulfúrico con lo que contribuye de forma muy importante a la lluvia ácida y produce daños importantes en la salud, la reproducción de peces y anfibios, la corrosión de metales y la destrucción de monumentos y construcciones de piedra, como veremos más adelante.

Otros Algunos otros gases como el sulfuro de dihidrógeno (H2S) son contaminantes primarios, pero normalmente sus bajos niveles de emisión hacen que no alcancen concentraciones dañinas. Ver Tabla de datos de contaminantes primarios con azufre.

1.5.3 Óxidos de Nitrógeno Los contaminantes que poseen en su molécula algún átomo de nitrógeno pueden clasificarse en 3 grupos diferentes: formas orgánicas, formas oxidadas y forma reducidas. Se conocen ocho óxidos de nitrógeno distintos, pero normalmente sólo tienen interés como contaminantes, el nítrico (NO), el dióxido de nitrógeno (NO2) y el óxido nitroso (N2O), los dos últimos son los mas contaminantes, el resto de los óxidos se encuentran en equilibrio con estos dos, epro en concentraciones extraordinariamente bajas que carecen de importancia.

NOx (conjunto de NO y NO2) El óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) se suelen considerar en conjunto con la denominación de NOx . Son contaminantes primarios de mucha trascendencia en los problemas de contaminación. El emitido en más cantidad es el NO, pero sufre una rápida oxidación a NO2, siendo este el que predomina en la atmósfera. NOx tiene una vida corta y se oxida rápidamente a NO3- en forma de aerosol o a HNO3 (ácido nítrico). El óxido nítrico (NO) es un gas incoloro y no inflamable, pero inodoro y tóxico. El dióxido de nitrógeno (NO2) es un gas pardo-rojizo, no es inflamable pero sí tóxico y se caracteriza por un olor muy asfixiante. Se utiliza normalmente la notación NOx para representar colectivamente al NO y al NO2 implicados en la contaminación del aire. El NO tiene una gran trascendencia en la formación del smog fotoquímico, del nitrato de peroxiacetilo (PAN) e influye en las reacciones de formación y destrucción del ozono, tanto troposférico como estratosférico, así


como en el fenómeno de la lluvia ácida. En concentraciones altas produce daños a la salud y a las plantas y corroe tejidos y materiales diversos. La mayor parte de los óxidos de nitrógeno se forman por la oxidación del nitrógeno atmosférico durante los procesos de combustión a temperaturas elevadas (actividad humana). Las partículas pueden clasificarse, atendiendo a su tamaño y composición, en: N2 + O2 ---> 2 NO 2 NO + O2 ---> 2 NO2

Óxido nitroso (N2O) En la troposfera es inerte y su vida media es de unos 170 años. Va desapareciendo en la estratosfera en reacciones fotoquímicas que pueden tener influencia en la destrucción de la capa de ozono. También tiene efecto invernadero. Procede fundamentalmente de emisiones naturales (procesos microbiológicos en el suelo y en los océanos) y menos de actividades agrícolas y ganaderas (arededor del 10% del total).

Compuestos Amoniaco (NH3)

Tabla 1.4 Contaminantes con nitrógeno N Concentración típica Fuentes principales Producido Natural Contaminado [Tg/año] Animales, Suelos, Combustión de 54 0.1 pptv >6 pptv biomasa

Ión amonio Conversión desde NH3 65 (?) (NH4+) Oxido nitroso Suelo, Océano 41 (N2O) Oxido nítrico Combustibles fósiles (NO) y Iluminación, Incendio de Dióxido de 48 biomasa, Suelos nitrógeno Oxidación de NO a NO2 (NO2) = NOx Nitrato Secundario desde NO 26 (NO3-) Datos de 1983 a 1988 de Air Pollution Control .

0.05

6 Días

Sumideros Conversión a NH4+ Deposición húmeda y seca Fotólisis en la estratosfera

>1.5 µ g/m3

5 días

310 ppbv

350 ppbv

170 años

<100 pptv

100 ppbv

<2 días

Oxidación a HNO3 y NO3Fotolisis

0.5

>10 µ g/m3

5 días

Deposición húmeda y seca





g/m3

Tiempo de vida

g/m3

Otros Algunos otros gases como el amoniaco (NH3) son contaminantes primarios, pero normalmente sus bajos niveles de emisión hacen que no alcancen concentraciones dañinas. El amoníaco que se emite a la atmósfera es casi exclusivamente en el sector agrícola y ganadero. Ver Tabla de datos de contaminantes con nitrógeno.

1.5.4 Compuestos orgánicos volátiles Este grupo incluye diferentes compuestos como el metano CH4, otros hidrocarburos, los clorofluorocarburos (CFC) y otros.

Metano (CH4) Es el más abundante y más importante de los hidrocarburos atmosféricos. Es un contaminante primario que se forma de manera natural en diversas reacciones anaeróbicas del metabolismo. El ganado, las reacciones de putrefacción y la digestión de las termitas forman metano en grandes cantidades. También se desprende del gas natural, asimismo se forman grandes cantidades de metano en los procesos de origen humano hasta constituir, según algunos autores, cerca del 50% del emitido a la atmósfera. Desaparece de la atmósfera a consecuencia, principalmente, de reaccionar con los radicales OH formando, entre otros compuestos, ozono. Su vida media en la troposfera es de entre 5 y 10 años. Se considera que no


produce daños en la salud ni en los seres vivos, pero influye de forma significativa en el efecto invernadero y también en las reacciones estratosféricas. En la atmósfera están presentes muchos otros hidrocarburos, principalmente procedentes de fenómenos naturales, pero también originados por actividades humanas, sobre todo las relacionadas con la extracción, el refino y el uso del petróleo y sus derivados. Sus efectos sobre la salud son variables. Algunos no parece que causen ningún daño, pero otros, en los lugares en los que están en concentraciones especialmente altas, afectan al sistema respiratorio y podrían causar cáncer. Intervienen de forma importante en las reacciones que originan el "smog" fotoquímico. En España las emisiones de este tipo de compuestos proceden de procesos naturales que tienen lugar en los bosques (el 30%, aproximadamente), y del transporte por ca rretera (25%).

Clorofluorocarbonados (CFC) Son especialmente importantes por su papel en la destrucción del ozono en las capas altas de la atmósfera. Moléculas orgánicas formadas por átomos de Cl y F unidos a C. Por ejemplo CCl3F (Freón-11) o CCL2F2 (Freón-12). Se han utilizado mucho en los "sprays", frigoríficos, etc.Son los principales responsables de la destrucción de la capa de ozono. Tabla 1.5 Compuestos Orgánicos Volátiles en la atmósfera Compuestos

Fuentes principales

C Producido [Tg/año]

Metano (CH4)

Animales, Vegetación en putrefacción, Humedales

610

Hidrocarburos (no metano) (NMHC)

Vegetación, Origen humano

variable

Concentración típica Natural Contaminado 1650 pptv few ppv

Tiempo de vida

Sumideros

>1800 pptv

10 años

Oxidación a CO, Suelos

variable

variable

Reacciones fotoquímicas

1.5.5 Partículas y aerosoles PARTÍCULAS Son contaminantes no gaseosos que pueden tomar la forma de corpúsculos líquidos, como pueden ser los hidrocarburos inquemados. De acuerdo ala legislaciones vigentes se dividen en dos grupos definidos: Partículas submicroscópicas y partículas micrométricas En la atmósfera permanecen suspendidas substancias muy distintas como partículas de polvo, polen, hollín (carbón), metales (plomo, cadmio), asbesto, sales, pequeñas gotas de ácido sulfúrico, dioxinas, pesticidas, etc. Se suele usar la palabra aerosol para referirse a los materiales muy pequeños, sólidos o líquidos. Partículas se suele llamar a los sólidos que forman parte del aersol, mientras que se suele llamar polvo a la materia sólida de tamaño un poco mayor (de 20 micras o más). El polvo suele ser un problema de interés local, mientras que los aerosoles pueden ser transportados muy largas distancias.

Asbesto Mineral formado por fibras de silicato de origen natural. Se usa como aislante pero es muy peligroso porque causa importantes daños a los pulmones, produciendo enfermedades como cáncer de pulmón o asbestosis (acumulación de zonas cicatrizadas en el tejido pulmonar). Dioxinas Las dioxinas se han hecho muy conocidas en los últimos años porque p reocupa su presencia en el ambiente ya que se encuentran en muchos lugares, aunque en bajas concentraciones, y algunas de ellas son extremadamente tóxicas. Junto con las dioxinas se suelen encontrar furanos que son unos compuestos químicos similares. Las dioxinas y los furanos no se sintetizan deliberadamente, excepto en pequeñas cantidades para trabajos de investigación. Se producen sin querer, principalmente de dos maneras:


1. En el proceso de fabricación de algunos pesticidas, conservantes, desinfectantes o componentes del papel; 2. Cuando se queman a bajas temperaturas materiales como algunos productos químicos, gasolina con plomo, plástico, papel o madera. Hay varios cientos de dioxinas y furanos pero en su mayoría sólo son ligeramente o nada tóxicos. Pero una docena de ellos están entre las sustancias más toxicas que se conocen. Una simple dosis de 6 millonésimas de gramo de la dioxina más letal que es la 2,3,7,8-TCDD, mata a una rata. Todavía no se sabe bien como afectan a los humanos estas sustancias.

Figura 1.1 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina, también llamada 2,3,7,8-TCDD Cuando algunas personas, por accidente, han estado expuestas a altas concentraciones de 2,3,7,8-TCDD han tenido diversos problemas de salud, pero casi todos ellos desaparecen pronto, excepto un fuerte acné (llamado cloroacné) que ha veces les ha durado décadas. Según su tamaño pueden permanecer suspendidas en la atmósfera desde uno o dos días, las de 10 micrómetros o más, hasta varios días o semanas, las más pequeñas. Algunas de estas partículas son especialmente tóxicas para los humanos y, en la práctica, los principales riesgos para la salud humana por la contaminación del aire provienen de este tipo de polución, especialmente abundante en las ciudades

Partículas submicrométricas Se refieren a las partículas que tienen un diámetro medio comprendido entre 0 -10 micras, muy livianas y por tanto, volátiles, con la propiedad de permanecer en suspensión o flotando durante largos periodos; por lo tanto son susceptibles de ser inhalados por las personas, con las consiguientes consecuencias sanitarias. Este rango de partículas es el que define el interés y la legislación de los Ministerios de Sanidad. En el caso concreto de partículas volátiles en el rango de 0.1 – 10 micras, el peligro sanitario consiste en la facilidad con que estos corpúsculos son respirados por el hombre, depositándose en los tejidos pulmonares, reduciendo la capacidad operativa de los mismos.

Partículas micrométricas El diámetro medio supera a las 10 micras, por consiguiente son mas sujetas a la gravedad, precipitando sobre los bienes de uso, empobrece el paisaje y crea un deterioro psicológico en la personas que estan en contacto con los mismos. Por otra parte estas partículas pesadas, de composición química diversa, puede llegar a producir un serio problema de contaminación de suelos, al depositarse sobre los mismos y ser absorbidos en los procesos de riego durante las lluvias.

AEROSOLES Son producto de la interacción física de contaminantes sólidos y líquidos, se presentan bajo la forma de suspensiones coloidales, de un tamaño y peso tales que pueden mantenerse durante un cierto tiempo, con un diámetro medio de 0.1 – 50 micras. Ejemplo de aerosol es el formado en el mismo tubo de escape entre las gotas de gasolina inquemada y las propias partículas submicrométricas provenientes del proceso de combustión. Los aerosoles en la atmósfera causan la dispersión y la absorción de la luz solar, tiene su máxima intensidad en el rango de longitudes de onda del espectro visible (0.4 – 0.8 micras), una segunda dispersión producen los aerosoles de la luz y calor reirradiado por la superficie caliente de la tierra, con un ligero aumento de la temperatura del planeta, este problema es preocupación de meteorólogos y biólogos desde fines de la década del setenta. Los aerosoles por su origen se clasifican en: Aerosoles primarios y secundarios.


Aerosoles primarios Los aerosoles emitidos a la atmósfera directamente desde la superficie del planeta proceden principalmente, de los volcanes, la superficie oceánica, los incendios forestales, polvo del suelo, origen biológico (polen, hongos y bacterias) y actividades humanas.

Aerosoles secundarios Los aerosoles secundarios se forman en la atmósfera por diversas reacciones químicas que afectan a gases, otros aerosoles, humedad, etc. Suelen crecer rápidamente a partir de un núcleo inicial. Entre los aerosoles secundarios más abundantes están los iones sulfato alrededor de la mitad de los cuales tienen su origen en emisiones producidas por la actividad humana. Otro componente importante de la fracción de aerosoles secundarios son los iones nitrato. La mayor parte de los aerosoles emitidos por la actividad humana se forman en el hemisferio Norte y como no se expanden por toda la atmósfera tan rápido como los gases, sobre todo porque su tiempo de permanencia medio en la atmósfera no suele ser mayor de tres días, tienden a permanecer cerca de sus lugares de producción.

Impacto de los aerosoles sobre el clima Los aerosoles pueden influir sobre el clima de una manera doble. Pueden producir calentamiento al absorber radiación o pueden provocar enfriamiento al reflejar parte de la radiación que incide en la atmósfera. Por este motivo, no está totalmente clara la influencia de los aerosoles en las distintas circunstancias atmosféricas. Probablemente contribuyen al calentamiento en las áreas urbanas y siempre contribuyen al enfriamiento cuando están en la alta atmósfera porque reflejan la radiación disminuyendo la que llega a la superficie.

1.5.6 Oxidantes Se clasifican en: 1) Ozono (O3), 2) Ozono estratosférico y 3) Ozono troposférico. De esta clasificación el ozono es la substancia principal.

Ozono (O3) El ozono, O3, es una molécula formada por átomos de oxígeno. Se diferencia del oxígeno molecular normal en que este último es O 2. El ozono es un gas de color azulado que tiene un fuerte olor muy característico que se suele notar después de las descargas eléctricas de las tormentas. De hecho, una de las maneras más eficaces de formar ozono a partir de oxígeno, es sometiendo a este ú ltimo a potentes descargas eléctricas. Es una sustancia que cumple dos papeles totalmente distintos según se encuentre en la estratosfera o en la troposfera.

Ozono estratosférico El que está en la estratosfera (de 10 a 50 km.) es imprescindible para que la vida se mantenga en la superficie del planeta porque absorbe las letales radiaciones ultravioletas que nos llegan del sol. El ozono que se encuentra en la troposfera, junto a la superficie de la Tierra, es un importante contaminante secundario. El que se encuentra en la zona más cercana a la superficie se forma por reacciones inducidas por la luz solar en las que participan, principalmente, los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos presentes en el aire. Es el componente más dañino del smog fotoquímico y causa daños importantes a la salud, cuando está en concentraciones altas, y frena el crecimiento de las plantas y los árboles. En la parte alta de la troposfera suele entrar ozono procedente de la estratosfera, aunque su cantidad y su importancia son menores que el de la parte media y baja de la troposfera.


1.5.7 Sustancias radiactivas Isótopos radiactivos como el radón 222, yodo 131, cesio 137 y cesio 134, estroncio 90, plutonio 239, etc. son emitidos a la atmósfera como gases o partículas en suspensión. Normalmente se encuentran en concentraciones bajas que no suponen peligro, salvo que en algunas zonas se concentren de forma especial. El problema con estas substancias está en los graves daños que pueden provocar. En concentraciones relativamente altas (siempre muy bajas en valor absoluto) pueden, provocar cáncer, afectar a la reproducción en las personas humanas y e l resto de los seres vivos dañando a las futuras generaciones, etc. Su presencia en la atmósfera puede ser debida a fenómenos naturales. Por ejemplo, algunas rocas, especialmente los granitos y otras rocas magmáticas, desprenden isótopos radiactivos. Por este motivo en algunas zonas hay una radiactividad natural mucho más alta que en otras. Así, por ejemplo, a finales del siglo pasado se pusieron de moda algunas playas de Brasil en las que la radiactividad era más alta que lo normal, porque se pensaba que por ese motivo tenían propiedades curativas. En la actualidad preocupa de forma especial la acumulación de radón que se produce en casas construidas sobre terrenos de alta emisión de radiactividad. Según algunos estudios hechos en Estados Unidos, hasta un 10% de las muertes por cáncer de pulmón que se producen en ese país, se podrían deber a la acción carcinogénica del radón 222. El iodo 131, cuya vida media es de 8,1 años, se produce en abundancia en los procesos de fisión nuclear, se deposita en la hierba y entra en la cadena alimenticia humana a través de la leche. Se tiende a acumular en la glándula tiroides en donde puede provocar cáncer, especialmente en niños que reciben más de 1500 mSv por este motivo. El cesio 137 y el cesio 134 que se forma a partir del 137 se pueden acumular en los tejidos blandos de los organismos. El estroncio 90 es muy peligroso, con una vida media de 28 años. Químicamente es similar al calcio lo que facilita el que se deposite en los huesos y puede causar cánceres y daños genéticos. Algunas actividades humanas en las que se usan o producen isótopos radiactivos, como las armas nucleares, las centrales de energía nuclear, y algunas prácticas médicas, industriales o de investigación, también producen contaminación radiactiva. Bien conocida es la explosión ocurrida en la central de Chernobyl (RUSIA) que produjo una nube radiactiva que se extendió a miles de kilómetros, contaminando países de todo el hemisferio Norte.

1.5.8 Calor El calor producido por la actividad humana en algunas aglomeraciones urbanas llega a ser un elemento de cierta importancia en la atmósfera de estos lugares. Por esto se considera una forma de contaminación aunque no en el mismo sentido, lógicamente, que el ozono o el monóxido de carbono o cualquier otro de los contaminantes estudiados. Su influencia puede ser importante en la génesis de los contaminantes secundarios. Las combustiones domésticas y las industriales, seguidas del transporte y las centrales de energía son las principales fuentes de calor, aunque su importancia relativa varía mucho de unos lugares a otros. La falta de vegetación en las ciudades y el exceso de superficies pavimentadas, entre otros factores, agravan el problema. En Manhattan, por ejemplo, se han medido flujos de calor artificial del orden de 630 Wm-2.

1.5.9 Ruido Puede ser un factor a tener muy en cuenta en lugares concretos: junto a las autopistas, aeropuertos, ferrocarriles, industrias ruidosas; o en fenómenos urbanos: locales o actividades musicales, cortadoras, sirenas, etc.


Cuando una persona está sometida a un nivel alto de ruido durante un tiempo prolongado, sus oídos se dañan. Según algunos estudios, alrededor de un tercio de las disminuciones de la capacidad auditiva en los países desarrollados son debidas al exceso de ruido. Para disminuir el ruido se usan diferentes medidas. En algunos trabajos se deben usar auriculares de protección especiales. En otros casos aíslan los motores y otras estructuras ruidosas de máquinas, electrodomésticos, vehículos, etc. para que no metan tanto ruido. En autopistas, fábricas, etc., se usan barreras que absorban el ruido.

1.5.10 Otros contaminantes Contaminación electromagnética Un tipo de contaminación física sobre el que cada vez se está hablando más es el electromagnético. Dispositivos eléctricos tan habituales como las líneas de alta tensión y algunos electrodomésticos originan campos electromagnéticos. Experimentalmente se ha comprobado que el e lectromagnetismo altera el metabolismo celular, por lo que se supone que también podría dañar la salud humana (mayores riesgos de leucemia o cáncer cerebral, etc.), aunque esto no está comprobado. De todas formas las evidencias son lo suficientemente fuertes como para que sea un tema que se sigue investigando para conocer mejor el riesgo real que supone.

1.6 BIBLIOGRAFIA 1) “Contaminación atmosférica” Metodos de medida y redes de vigilancia, J. A. del Giorgio; Edicion Alambra 1976. 2) “Ingeniería Ambiental” J Glynn Henry – Gary W.Heinke; Edición Pretince HAll Segunda edición 1996. 3) “Ingeniería de Control de la Contaminación del Aire”, Noel de Nevers; Edición McGraw – Hill,1997.

Cap 1 Contminates Atmosfericos

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