Universidad de Santiago Facultad de Ingeniería Ingeniería Civil Química Calidad del aire y control de la contaminación atmosférica
Tarea N° 1
“
”
Integrantes: Profesor: Fecha de entrega:
Francisco Chávez Luis Alonso Díaz 05/11/2015
1.
Tablas con días para episodios episodios en USA. Enero Dias
Estado
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Utah
Febrero Estado
Dias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
Utah Texas
Marzo Estado
Dias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
31
California Abril Estado
Dias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
California Oklahoma Kansas Illinois Ohio Arizona
31
Mayo Estado
Dias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
31
California Illinois Arizona Texas Luisiana Mississipi Florida Minnesota Oklahoma Wisconsin New York Connecticut Junio Estado
Dias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
California Illinois Arizona Nevada Connecticut New Hampshire Colorado New Mexico Ohio Wisconsin Michigan Texas Oklahoma Georgia Virginia Maryland Pennsylvania Wyoming
31
Julio Estado
Dias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
31
California Georgia Luisiana Connecticut Delaware Indiana Ohio Pennsylvania Tennessee Wshington Wisconsin Michigan Colorado Texas Oklahoma Utah Arizona Agosto Estado
Dias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
California Indiana Utah Michigan Colorado Texas Washington DC Georgia Washington Oklahoma Conneticut New Jersey Pensilvania
31
Septiembre Estado
Dias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
31
California Oregon Texas Illinois Octubre Estado
Dias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
31
California Texas Noviembre Estado
Dias 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
31
California Dacota del Sur Nebraska Iowa Kansas Diciembre Estado
Dias 1
2 3
4 5
6 7
8 9
10 11
12 13
14 15
16 17
18 19
20 21
22 23
24 25
26 27
28 29
30
Tabla 1 Resumen AQI y los colores que se utilizaron para marcar los días como dañinos para la salud de grupos sensibles de la población y dañinos, colores naranjo y rojo respectivamente.
31
b. Explique las diferencias del IQA con los índices de calidad del aire chileno (ICAG, ICAP). En estados Unidos se desarrolló un indicador (AQI) el cual permite establecer diferentes niveles según la calidad del aire, estos niveles corresponden a bueno, moderado, dañino para grupos sensibles, dañinos, muy dañinos y peligrosas para la salud humana, como se presenta en a Tabla 1. Por otro lado altos si se comparan los niveles de contaminación con los índices de calidad de aire, ICAP (Índice de Calidad de Aire de Partículas) e ICAG (Índice de Calidad de Aire de Gases) donde 100 representa la norma, 300 nivel crítico (preemergencia) y 500 nivel peligroso (emergencia), se aprecia que la situación más preocupante desde el punto de vista de la salud la representa la contaminación por material participado respirable.
Tabla 1.2 ICAP PM10
.
2.
a. Según la norma primaria de calidad de aire para ozono , decreto supremo N° 112 articulo 3. En chile la norma primaria de calidad del aire para ozono como concentración de 8 en condiciones normales será de 61 u 120 es asi como en casos en que la concentración de este contaminante suba a 220 se tendrá un aumento del 260,7% por sobre lo normado. Para el caso de la EPA la norma establece que el limite se ozono será de 75 de igual forma en casos en que la contaminación alcance valores de 220 se tiene un 193,3% por sobre la normativa. Analizando ambas normativas se puede ver claramente que en Chile es más estricto el control de
∙
ℎ
,
estas emisiones a la atmosfera. b. Las comunas de Chile que presentan mayores índices de Ozono en el resiente año(2015) se presentan a continuación en la siguiente tabla:
Estación de Monitoreo Comuna Región Estación Centro Comuna de Calama Región de Antofagasta 18,5 Tomé Comuna de Tomé Región del Biobío 21,2 Colmo Comuna de Concón Región de Valparaíso 27,8 Sur Comuna de Quintero Región de Valparaíso 21,3 Las Condes Comuna de Las Condes Región Metropolitana de Santiago 18,5 De esta tabla podemos observar como la comuna que presenta una mayor índice de contaminación por ozono es la comuna de Concón en la región de Valparaíso.
(c) Grafique la concentración del ozono de 8 horas de la comuna más contaminada, determine en qué meses y en cuantos días la norma de 8 horas fue superada. Comuna de Calama: Esta es una de las comuna más contaminadas, en el análisis mensual de los datos del último año en las concentraciones de Ozono no se superó la medida de 61[ppb], de igual forma se graficó mensualmente las concentraciones obtenidas desde los meses noviembre 2014- a octubre 2015. Y los días que presento un mayor aumento en la concentración de ozono en el aire fueron 13/09/2015 con un valor de 34,8[ppb]; 04/10/2015 y 05/10/2015 con valores de 38,6 y 34,6[ppb] respectivamente. meses nov(2014) octu(2015), nov(2014), 26.04 30.3 sep(2015), 28.23 agosto(2015), 21.62
dic(2014) ener(2015)
dic(2014), 26.23 ener(2015), 20.36
febre(2015) marzo(2015) abri(2015) mayo(2015) junio(2015) juli(2015)
juli(2015), 18.89 junio(2015), 17.53
febre(2015), 11.32 marzo(2015), mayo(2015), 9.756 abri(2015), 14.18 16.83
agosto(2015) sep(2015) octu(2015)
Comuna de Tomé: Una de las comunas más contaminadas Tomé, las mediciones se realizaron en la estación de monitoreo de Tomé marcando un promedio anual 21,2[ppb], en el análisis mensual de los datos del último año en las concentraciones de Ozono no se superó la medida de 61[ppb], de igual forma se graficó mensualmente las concentraciones obtenidas desde los meses Octubre 2014- Agosto 2015. Y los días que presento un mayor aumento en la concentración de ozono en el aire fueron 20/05/2015 con un valor de 337[[ppb] y 21/05/2015 con valor de 37,3[ppb].
Agost(2015), 19.51 julio(2015), 19.58
oct (2014) oct (2014), 22.81
nov(2014) nov(2014), 22.05
dic(2014) enero (2015) febrer (2015)
juni (2015), 21.22
dic(2014), 21.53
mayo (2015), 22.68
marz (2015) abri (2015)
enero (2015), 21.28
abri febrer (2015), marz (2015), 21.4 (2015), 22.01 21.71
mayo (2015) juni (2015) julio(2015) Agost(2015)
Comuna de Concón: Esta es una de las comuna más contaminadas, en el análisis mensual de los datos del último año en las concentraciones de Ozono no se superó la medida de 61[ppb], de igual forma se graficó mensualmente las concentraciones obtenidas desde los meses noviembre 2014- a octubre 2015. Y los meses con mayor índice de ozono se observa en la gráfica que son enero 2015 y octubre de 2015, mientras que los días días que presento un mayor aumento en la concentración de ozono en el aire fueron en enero 18 y 20 con 48,2 y 47,6[ppb] respectivamente, mientras que para octubre 7 y 14 valores de 47,5 y 48,3[ppb]. nov(2014), 13.37
sept(2015), 31.25
dic(2014), 24.12
dic(2014)
oct(2015), 37.42
enero(2015) febre(2015) enero(2015), 35.91
agosto(2015), 25.38
nov(2014)
febre(2015), 30.35
marz(2015) abri(2015) mayo(2015) junio(2015)
julio(2015), 15.13
julio(2015) marz(2015), 28.05
junio(2015), 21.94 mayo(2015), 27.81
abri(2015), 26.35
agosto(2015) sept(2015)
Comuna de Quintero: Esta es una de las comuna más contaminadas, en el análisis mensual de los datos del último año en las concentraciones de Ozono no se superó la medida de 61[ppb], de igual forma se graficó mensualmente las concentraciones obtenidas desde los meses noviembre 2014- a octubre 2015. Y los meses con mayor índice de ozono se observa en la gráfica que son marzo y abril del 2015, mientras que los días que presento un mayor aumento en la concentración de ozono en el aire fueron en abril 13 y 26 con 43,3 y 46,2[ppb] respectivamente, mientras que para 1 de mayo se midieron valores de 43,9[ppb]. octu(2015), 20.81
nov(2014)
sept(2015), 17.29 agost(2015), 16.05
nov(2014), 27.4
dic(2014) dic(2014), 22.43
enero(2015) febre(2015)
julio(2015), 13.5
marz(2015) enero(2015), 27.16
abri(2015) mayo(2015)
junio(2015), 17.23
febre(2015), 28.92
junio(2015) julio(2015)
mayo(2015), 20.5
abri(2015), 29.43
agost(2015) marz(2015), 24.17
sept(2015)
Comuna de las Condes: Esta es una de las comuna más contaminadas, en el análisis mensual de los datos del último año en las concentraciones de Ozono no se superó la medida de 61[ppb], de igual forma se graficó mensualmente las concentraciones obtenidas desde los meses noviembre 2014- a octubre 2015. Y los meses con mayor índice de ozono se observa en la gráfica que son enero y abril del 2015, mientras que los días que presento un mayor aumento en la concentración de ozono en el aire fueron en enero 04; 09 y 17 con 38,4; 38,3 y 35,4 [ppb] respectivamente, mientras que para febrero se midieron valores de 35,3[ppb] y la máxima se registró el 15 de marzo con 39[ppb].
octu(2015), 12.55
nov(2014)
sept(2015), 10.9 nov(2014), 22.48
agosto(2015), 9.87 julio(2015), 5.429
enero(2015) febre(2015)
junio(2015), 4.571 mayo(2015), 8.28
dic(2014)
dic(2014), 24.07 abril(2015), 17.7
enero(2015), 29.85
marzo(2015), febre(2015), 24.08 26.92
marzo(2015) abril(2015) mayo(2015) junio(2015) julio(2015) agosto(2015) sept(2015)
3. a ) ¿Cuál es la concentración de cada componente en la chimenea a las condiciones en g/acm? Note que acm significa metros cúbicos en condiciones actuales de la chimenea Los datos que se tiene son los siguientes:
° = 540° = 282,222° = 555,372 = 31,2 = 1,04275 2 = 350 2 = 128 = 64 = 46
Calculando los
emitidos por la chimenea para cada componente se aplica la siguiente forma: (3.1) = [ ] ∙ 10
Donde peso molecular estará referido a los compuestos en estudio y el volumen a T° y P dadas en el problema Median te suposición de gas ideal se despeja el valor del volumen:
∙ = ∙ ∙
Donde los términos de las ecuaciones (3.1) y (3.2) significan lo siguiente: PM Peso molecular [g/mol]
: : : : :
Presión [atm] Volumen [l] Moles[mol] Contante universal de los gases ( Temperatura [K]
∙ 0,08206∙
Despejando de ecuación (3.2) el volumen se tiene lo siguiente:
∙ ∙, , ∙ = ,
(3.2)
= 43,7328
Utilizando la ecuación (3.1) para las emisiones de SO2:
= 43,647161 ∙350∙10 = 512201,37 Pasando los microgramos a gramos se obtiene lo siguiente: 0,512201 De manera análoga para el NO2 tenemos lo siguiente: = 43,467161 ∙128∙10 = 134635,79 Pasando los microgramos a gramos se obtiene lo siguiente: 0,134635 (b) ¿Cuál es la concentración de cada componente en ppm a condiciones normales? Se entiende por condiciones normales:
° = 25° = 298,15 = 1
Despejando de ecuación (3.2) el volumen se tiene lo siguiente:
∙ ∙, , ∙ =
= 24,4722
Despejando de la ecuación (3.1) las ppm emitidas para cada componente a las condiciones normales expuestas:
-SO2:
-NO2:
512201,37 = ∙ 24,644722 ∙10 = 195,85 134635,79 = ∙ 24,464722 = 71,63
(c) ¿Cuál es la concentración de cada componente en g/scm? Note que gscm se refiere a 25ºC y 29.92 inch de mercurio (1 atm), las cuales son las condiciones de monitoreo en chimeneas.
° = 25° = 298,15 = 1 = 24,4722[ ] Para el SO2 tenemos lo siguiente:
= 24,644722 ∙195,85∙10 = 512,189 Tenemos que lo siguiente: 1 = 10 de esta forma reemplazando en la igualdad superior despejamos el valor de la emisión de la chimenea para SO2: = 0,5122 Para el NO2 trabajando de forma análoga tenemos lo siguiente:
= 24,464722 ∙71,63∙10 = 134641,76 = 0,1346
4. Identifique las tres fuentes puntuales (point sources) más grandes de NOx, SO 2, PM2.5 y Benzene en los EE.UU en el año 201 Tabla 4.1 Resumen principales fuentes de emanaciones de óxidos nítricos para USA. Nox Estad Condad o o Nombre del sitio [Ton] Tipos de instalaciones Electricity Generation via Four corners Power plants 38729,12 combustion Allegheny Energy Supply CO/ Hatfields Electricity Generation via Pe Greene Ferry Power STA 26032,4 combustion Intermountain Power Service Corporation: Electricity Generation via Utah Millard Intermountain Generation Station 25296,48 combustion
NOx Four corners Power plants
28% 43%
29%
Allegheny Energy Supply CO/ Hatfields Ferry Power STA Intermountain Power Service Corporation: Intermountain Generation Station
Figura 4.1 Resumen principales fuentes de emanaciones de óxidos nítricos para USA.
Tabla 4.2 Resumen principales fuentes de emanaciones de óxidos azufre para USA. SO2 Estado Condado Nombre del sitio [Ton] Tipos de instalaciones Ohio Valley Electric corp, Kyger OH Gallia Creek Station 142920 Electricity Generation via combustion Washingt OH on Muskinggum River Power Plant 104131,96 Electricity Generation via combustion AL Shelby EC Gaston 91735,16 Electricity Generation via combustion
SO2
27% 42%
Ohio Valley Electric corp, Kyger Creek Station Muskinggum River Power Plant EC Gaston
31%
Figura 4.2 Resumen principales fuentes de emanaciones de óxidos azufre para USA.
Tabla 4.3 Resumen principales fuentes de emanaciones PM2,5 para USA. PM2,5 Estado Condado OH
Jefferson
OH
Clermont
OH
Lake
Nombre del sitio
[Ton]
W.H. SAMMIS PALNT Duke Energy Ohio, W.C Beckjord Station Cleveland Electric Illuminating CO. EastLAke Plant
6916,36 5297,09 4023,04
Tipos de instalaciones Electricity Generation via combustion Electricity Generation via combustion Electricity Generation via combustion
PM 2,5
W.H. SAMMIS PALNT 25% 42%
33%
Duke Energy Ohio, W.C Beckjord Station Cleveland Electric Illuminating CO. EastLAke Plant
Figura 4,3 Resumen principales fuentes de emanaciones PM2,5 para USA Tabla 4.4 Resumen principales fuentes de emanaciones Etilbenceno para USA Etilbenceno Estado Condado Nombre del sitio Toneladas [Ton] Tipos de instalaciones TX Harris CHANNELVIEW PLANT 43,249 Chemical Plant KY Woodford Osram Sylvania Products Inc 38,6 Manufacturing Electric lamp TN Rutherford NISSAN NORTH AMERICA, INC. 36,24 Automobile/Truck or Parts Plant
Etilbenceno
31%
36%
CHANNELVIEW PLANT Osram Sylvania Products Inc NISSAN NORTH AMERICA, INC.
33%
Figuta 4.4 Resumen principales fuentes de emanaciones Etilbenceno para USA Tabla 4.5 Resumen principales fuentes de emanaciones 1-4 Diclorobenceno para USA 1-4 Diclorobenceno Estado Condado Nombre del sitio Toneladas [Ton] Tipos de instalaciones TX
New Hanover Hutchinson
TX
Harris
NC
Plastic, Resin, or Rubber
Fortron Industries LLC PHILTEX RYTON PLANT BULK LIQUIDS STORAGE & DISTRIBUTION TERMINAL
20,57 Products Plant 2,72 Chemical Plant 2,55 Petroleum Storage Facility
1-4Dicclorobenceno
10% Fortron Industries LLC
10%
PHILTEX RYTON PLANT BULK LIQUIDS STORAGE & DISTRIBUTION TERMINAL 80%
Figura 4.5 Resumen principales fuentes de emanaciones 1-4 Diclorobenceno para USA
ST. Clair / Belle River Power Plant, 17077.16 PNM-San Juan Generating Station , 17104
Four corners Power plants
EC Gaston; 16982.08
Allegheny Energy Supply CO/ Hatfields Ferry Power STA
Four corners Power plants , 38729.12
Allegheny Energy Supply CO/ Hatfields Ferry Power STA, 26032.4
Intermountain Power Service Corporation: Intermountain Generation Station Indiana Michigan Power DBA AEP Rockport
Genon Ne MGMT CO/Keystone STA
Genon Ne MGMT CO/CONEMAUGH PLT; 17561.87
Genon Ne MGMT Navajo Generating CO/Keystone STA, Station, 19840.01 20796.91
Intermountain Power Service Corporation: Intermountain Generation Station , 25296.48 Indiana Michigan
Navajo Generating Station
Genon Ne MGMT CO/CONEMAUGH PLT
Power DBA AEP Rockport, 21840.67
Figura 4.6 Resumen principales fuentes de emanaciones NOx para USA
C. ¿Cuál es el efecto de los PAHs en el ser humano? Para definir cuál es el efecto de los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP´s por sus siglas en inglés) debemos decir que estos son un grupo de más de 100 sustancias químicas diferentes que se forman durante la combustión incompleta del carbón, petróleo y gasolina, basuras y otras sustancias orgánicas como tabaco y carne preparada en la parrilla. Los HAP´s se encuentran generalmente como una mezcla de dos o más de estos compuestos, tal como el hollín. En los efectos en la salud se ha experimentado con ratones que comieron altos niveles de Benzo[a] pireno durante la preñez tuvieron problemas para reproducirse y las crías sufrieron los mismos problemas. Estas crías también tuvieron altas tasas de defectos de nacimiento y bajo peso. Estudios en animales también han demostrado que los HAP´s pueden producir efectos nocivos a la piel, fluidos corporales, y a la habilidad para combatir infecciones después de exposiciones ya sea de corta o larga duración. El Departamento de Salud y Servicios Humanos (DHHS) ha determinado que es razonable predecir que algunos HAP´s son carcinogénicos. Ciertas personas que han respirado o tocado mezclas de HAP´s y otros compuestos químicos por largo tiempo han contraído cáncer. Ciertos HAP´s han producido cáncer en animales de laboratorio que respiraron aire con HAP´s (cáncer al pulmón), comieron alimentos con HAP´s (cáncer al estómago), o se les aplicó HAP´s en la piel (cáncer a la piel). Los Hap's pueden provocar varios “
tipos de trastornos a largo plazo, tanto a nivel pulmonar como otros tipos de enfermedades, incluso genéticas y reproductivas" 1, según afirma el doctor Andrei Tchernitchin, experto en toxicología ambiental de la U. de Chile.
1 Diario la tercera; Estufas emiten contaminantes por sobre recomendaciones OMS.
5. a- Para comparar y posteriormente discutir se presenta la tabla resumen con las emisiones de SO2, NO2, CO, NH3, COVs, MP10 y MP2.5 por región y a nivel nacional para el año 2013, evaluadas para emisiones al aire de fuentes puntuales 2: Tabla 5.1 Contaminantes emitidos regionalmente desde fuentes puntuales para las regiones del territorio Chileno durante el año 2013. Emisión regional de Fuentes Puntuales División Política y Administrativa
Región de Arica y Parinacota Región de Tarapacá Región de Antofagasta Región de Atacama Región de Coquimbo Región de Valparaíso Región de Metropolitana Región de Libertador General Bernardo Ohiggins Región de Maule Región de Bío-Bío Región de Araucanía Región de Los Ríos Región de Los Lagos Región de Aisén del General Carlos Ibañez del Campo Región de Magallanes y de la Antártica Chilena Total
N°
XV
Contaminantes medidos para el aire año 2013, emitidos al aire.(fuentes puntuales) SO2 NOx CO NH3 [t/año] [t/año] [t/año] [t/año] COV´s MP10 MP2,5
742,45
471,43
144,69
28,62
43,54
67,77
46,6
I II III IV V RM
8.367,01 8.092,18 1.584,32 325,81 556,9 529,51 521,89 26.602,73 17.662,19 2.619,60 1.378,76 923,21 2.984,64 1.358,86 31.736,00 6.233,12 1.657,36 892,55 116,94 15.266,91 5.982,68 1.410,90 5.168,38 1.324,06 90,65 465,6 545,54 102,3 39.325,75 21.909,37 3.635,66 1.067,50 1.652,74 3.125,03 1.800,96 4.207,29 12.970,13 6.771,39 591,86 1.019,52 1.258,40 1.028,70
VI
5.205,61
VII VIII IX XIV X
3.231,35 1.516,89
377,3
328,02
2.554,37 1.245,94
5.571,75 5.838,85 6.473,54 1.425,90 456,79 1.659,43 824,75 23.954,19 26.074,83 23.021,79 2.679,47 1.072,71 5.927,72 2.319,03 2.383,89 3.003,36 3.497,47 789,4 151,4 1.715,67 982,41 2.142,33 1.696,37 1.582,23 251,85 83,79 653,33 304,98 8.168,90 16.914,52 4.366,72 378,47 815 1.410,15 667,9
XI
280,95
2.459,13 1.363,26
126,35
260,36
162,99
73,2
XII
37,4
4.209,31 1.019,47
5,82
310,91
39,71
26,63
10410,3
8257,4
37.901,2
17.286,8
160.137,2
135.934,5
2 Registro de Emisiones y transferencias de contaminantes.
60.578,5
Nacional 180,000.00 160,000.00 140,000.00 120,000.00 ] o 100,000.00 ñ a / t 80,000.00 [ 60,000.00 40,000.00 20,000.00 0.00
Contaminantes
Figura 5.1 Cantidad emisiones al aire contaminantes a nivel nacional. SO2 [t/año] 45000 40000 35000 30000
] o 25000 ñ a / T 20000 [
15000 10000 5000 0 XV
I
II
III
IV
V
RM
VI
VII
VIII
IX
XIV
X
XI
Regiones
Figura 5.2 Cantidad emisiones SO2 al aire nivel regional
XII
NOx[t/año] 30000 25000 20000
] o ñ 15000 a / t [
10000 5000 0 XV
I
II
III
IV
V
RM
VI
VII
VIII
IX
XIV
X
XI
XII
Regiones
Figura 5.3 Cantidad emisiones NOx al aire nivel regional
CO[t/año] 25000 20000 ] 15000 o ñ a / t [ 10000
5000 0 XV
I
II
III
IV
V
RM
VI
VII
VIII
IX
XIV
X
Regiones
Figura 5.4 Cantidad emisiones CO al aire nivel regional
XI
XII
NH3[t/año] 3000 2500 2000
] o ñ 1500 a / t [
1000 500 0 XV
I
II
III
IV
V
RM
VI
VII
VIII
IX
XIV
X
XI
XII
Regiones
Figura 5.5 Cantidad emisiones NH3 al aire nivel regional
COV´s 1800 1600 1400 1200
] o 1000 ñ a / t 800 [
600 400 200 0 XV
I
II
III
IV
V
RM
VI
VII
VIII
IX
XIV
X
XI
Regiones
Figura 5.6 Cantidad emisiones COV´s al aire nivel regional
XII
MP10 18000 16000 14000 12000
] o 10000 ñ a / t 8000 [
6000 4000 2000 0 XV
I
II
III
IV
V
RM
VI
VII
VIII
IX
XIV
X
XI
XII
Regiones
Figura 5.7 Cantidad emisiones MP10 al aire nivel regional
MP2,5 7000 6000 5000 ] o 4000 ñ a / t 3000 [
2000 1000 0 XV
I
II
III
IV
V
RM
VI
VII
VIII
IX
XIV
X
XI
XII
Regiones
Figura 5.8 Cantidad emisiones MP2,5 al aire nivel regional
Al observar la tabla 5.1 se observa que las emanaciones de contaminantes que con mayores valores corresponde a Dióxido de Azufre (SO2), Óxidos de Nitrógeno (NOx) y Monóxido de Carbono (CO) con valores totales anuales de 160137,15, 135934,52 y 60578,45 [t/año]respectivamente, estos valores se encuentran graficados en la figura 5.1. Al observar la figura 5,2 se puede deducir que las regiones que presentan mayores emisiones de SO2 corresponden a II, III y V (en orden creciente), con valores de 26602,73; 31736,0 y 39325,75[t/año]. Esto
puede estar relacionado e gran forma con la quema de combustibles y el procesamiento de minerales, que ciertamente en las regiones antes mencionadas se lleva a cabo, por ejemplo es el procesamiento de cobre el cual viene con una alta concentración de azufre. Para el caso de los Óxidos de nitrógeno se presenta la figura 5.3 se observa que las regiones que presentan mayores emanaciones de este contamínate corresponde a Antofagasta, Valparaíso y región del Biobío, esto está dado por la quema de combustibles, siendo las principales fuentes de NOx los automóviles, las centrales eléctricas, domicilios de las personas y fuentes industriales. Para las emanaciones de monóxido de carbono se presenta la figura 5.4, en esta se puede apreciar como las regiones que presentan mayores toneladas por año emitidas a la atmosfera corresponden a las regiones de Los lagos, Metropolitana y Del Biobío. Siendo esta ultima la que presenta emanaciones mayores a lo largo del país en el periodo 2013 alcanzando un promedio anual de 23021,79[t/año]. Este valor concuerda con la fuente desde la cual se genera el CO siendo estas fuentes vehiculares, calefacción y uso excesivo de artefactos que generen combustión al interior de los hogares, humo de cigarros. En la figura 5.5 se presenta las emanaciones regionales de amoniaco que se depositan en la atmosfera desde fuentes puntuales para el año 2013, es de esta forma como las tres principales regiones que emiten este contaminante corresponde a las regiones II, VII y VIII. La región del Biobío presenta el máximo de emanaciones del contaminante en cuestión alcanzando un promedio anual de 2679,47[t/año], esto está reflejado por las fuentes de este componente las cuales son principalmente la agricultura y ganadería, siendo estas regiones principalmente afectadas por el amoniaco. En la figura 5.6 se observa las emanaciones anuales de compuestos orgánicos volátiles a la atmosfera, las principales regiones que emiten este contaminante son las regiones II; VIII y V, con valores de 923,21; 1072,71 y 1652,74[t/año] respectivamente. En la región de Valparaíso se obtienen los mayores valores de COVs anuales siendo una probable causa las industrias químicas orgánicas, fabricación de plásticos, solventes y pinturas algunas de sus fuentes. En la figura 5.7 se observa el material particulado 10, que se emite anualmente por regiones. Las regiones que presentan una mayor contaminación por PM10 corresponden a V, VIII y III (en orden creciente). La región de Atacama presenta una elevada cantidad de material particulado emitido a la atmosfera alcanzando un valor de 15266,91[t/año] muy por sobre la región del Biobío que la sigue con un valor de 5927,72[t/año].
En la figura 5.8 se presenta las emanaciones PM2.5 a la atmosfera. En esta es posible apreciar como en las Regiones V, VIII y III se presentaron los máximos valores. En la tercera región de Atacama se alcanzaron valores de 5982,68[t/año], siguiéndolo la región del Biobío con valores de 2319,03[t/año].
b. Compare y discuta la evolución de las emisiones de MP10 y SO2 por región desde el año 2005 al 2013. Tabla 5.2 Contaminantes PM 10 emitidos periodo 2005-2013 para las distintas regiones del país. Contaminantes medidos para PM10 [t/año] emitidos al aire.(fuentes puntuales) División Política y Administrativa
N°
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
Región de Arica y Parinacota
XV
42
50
71
78
64
69
81
77
68
Región de Tarapacá
I
517
841
1046
817
692
717
777
498
530
Región de Antofagasta
II
2977
2909
3054
3106
2962
2649
3568
2961
2985
Región de Atacama
III
2174
4669
5618
Región de Coquimbo
IV
38
41
71
173
196
197
462
280
546
Región de Valparaíso
V
2541
2000
3022
4059
3864
3136
3128
3223
3125
Región de Metropolitana Región de Libertador General Bernardo Ohiggins Región de Maule
RM
1117
1575
1693
1630
1236
1162
1279
943
1258
VI
1868
2530
3554
2084
1547
1579
1656
2780
2554
VII
1339
1608
1558
1397
1144
1154
1004
1305
1659
Región de Bío-Bío
VIII
7841
4703
6655
6569
6270
4613
6945
8278
5928
Región de Araucanía
IX
862
871
1069
1018
1282
1255
1281
1689
1716
Región de Los Ríos
XIV
335
273
283
338
733
1423
1529
1006
653
Región de Los Lagos Región de Aisén del General Carlos Ibañez del Campo Región de Magallanes y de la Antártica Chilena
X
592
560
866
1278
1238
1777
1823
1717
1410
XI
24
41
122
94
89
149
192
276
163
XII
127
179
402
302
311
337
357
325
40
22393
22852
29085
Total
16570 15011 15895 16090 15228 15267
39512 36639 36111 40171 40587 37901
18000
16000
14000
12000
2005 2006
] o ñ a / t [
10000
2007 2008 2009
8000
2010 2011
6000
2012 2013
4000
2000
0 XV
I
II
III
IV
V
RM
VI
VII
VIII
IX
XIV
X
XI
XII
Regiones
Figura 5.9 Contaminantes PM 10 emitidos periodo 2005-2013 para las distintas regiones del país Al observar la Tabla 5.2 y la Figura 5.9 podemos observar cómo va evolucionando la contaminación por material particulado 10 en las diferentes regiones del país en el periodo de años desde el 2005 al 2013. Es así como se ve claramente que la región que presenta mayores índices de contaminación por PM10 corresponde a la Región de Atacama. En el año 2005 presento emisiones del orden de 2174[t/año] al siguiente año estas emisiones se duplicaron, pero es en el año 2008 cuando se presenta un abrupto incremento alcanzando el valor de 16570 [t/año], para en los años sucesivos no bajar de las 15000[t/año] emitidas a la atmosfera. Por otro lado las comunas que la siguen son Región del Biobío y de Valparaíso. Del total de emisiones a nivel de país se observa que el año en que estas fueron menor fue en 2005 con un valor de 22393[t/año] mientras que el año en que más se emitieron material particulados (PM10) fue en el 2012 con 40587[t/año].
Tabla 5.3 Contaminantes medidos para SO2 en periodo 2005-2013 en las regiones del país, para fuentes puntuales Contaminantes medidos para SO2 [t/año] emitidos al aire.(fuentes puntuales) División Política y Administrativa
Región de Arica y Parinacota
N°
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
XV
632
622
752
646
677
668
952
825
742
Región de Tarapacá
I
3508
9301
12589
9738
7301
7930
8967
9717
8367
Región de Antofagasta
II
40619
39167
41107
49157
56389
39594
45309
37570
26603
Región de Atacama
III
35309
92364
98454 130861 116443 119903 117010
22151
31736
Región de Coquimbo
IV
768
1063
1022
1221
1324
970
1378
1095
1411
Región de Valparaíso
V
30643
44207
44740
43656
45532
40779
42979
40258
39326
RM
10113
13848
11191
10816
5811
5193
6254
4702
4207
120441 118826 119431
43438
42501
43842
43664
22558
5206
Región de Metropolitana Región de Libertador General Bernardo Ohiggins Región de Maule
VI VII
7345
7482
5725
5648
4335
5297
5662
6377
5572
Región de Bío-Bío
VIII
25774
42939
53726
34204
32018
19930
30046
32894
23954
Región de Araucanía
IX
1510
963
1996
2420
2453
3371
3535
2912
2384
Región de Los Ríos
XIV
1193
1098
1637
2096
2188
1872
1545
1494
2142
X
4021
5026
4928
7958
5797
7404
10133
11705
8169
XI
104
132
102
202
130
279
211
417
281
XII
312
220
628
82
24
28
29
33
37
282292
377258
398029
342144
322923
297060
317672
194707
160137
Región de Los Lagos Región de Aisén del General Carlos Ibañez del Campo Región de Magallanes y de la Antártica Chilena Total
140000
120000
100000 2005 2006 ] o ñ a / t [
80000
2007 2008 2009
60000
2010 2011 2012
40000
2013
20000
0 XV
I
II
III
IV
V
RM
VI
VII
VIII
IX
XIV
X
XI
XII
Regiones
Figura 5.10 Contaminantes SO2[t/año] emitidos periodo 2005-2013 para las distintas regiones del país Al observar la Tabla 5.3 y la figura 5.10 es posible ver la evolución en del dióxido de azufre emitido a la atmosfera por las regiones de Chile durante el periodo 2005 al 1013, siendo el año 2008 en el cual se emitieron mas toneladas alcanzando un valor de 398029[t/año] mientras que el año en que el SO2 alcanzo su mínimo valor a nivel de país fue el 2013 con 160137[t/año]. Al observar por regiones la región que presenta los índices más altos de emisiones anuales corresponde a Atacama, en el 2005 se registró un valor de 35309[t/año] amentando casi a triple del valor el año 2006 ( 92364[t/año]), el máximo valor se registró en esta región el año 2008 con 130861[t/año], luego de ese año se comenzó a disminuir paulatinamente hasta el año 2012 en donde la disminución fue drástica registrando un valor de 22151[t/año].las regiones que la siguen en emisiones de óxido de azufre corresponde a VI y VIII.
C. Al comparar ambas paginas primero debemos mencionar algunas características que estas poseen, es así como por ejemplo en RETC se puede obtener información detallada de diferentes contaminantes emitidos, las búsquedas son relativamente sencillas se puede seleccionar el medio receptor, las tipos de fuentes, los años los rubros, entre algunas características generales. Por otro lado encontramos la página de la EPA en esta se posee un registro detallado similar al que se utiliza en chile pero con ciertas diferencias, por ejemplo en esta página encontramos la ubicaciones exactas de las empresas que emiten la contaminación en cuestión, la zona horaria y mapas, que se presentan en forma clara, aunque un impedimento que podría presentar seria a la hora de buscar esta información para una persona con escasos conocimientos de inglés. Si bien ambas son dos páginas excelentes y Chile trata de mantenerse a la vanguardia dado las precarias condiciones del aire en nuestro país es posible el mejorar.
6. a. Se procede a expresar los porcentajes en volumen a partes por millón Tenemos una razón que simplifica los cálculos cuando se trabaja en porcentaje en volumen a partes por millón, se presenta a continuación:
1 = 1∙101 1 % = 100 Generando una razón entre las dos ecuaciones superiores obtenemos la siguiente relación: 1% = 10.000 De esta forma podemos determinar los porcentajes para el nitrógeno, oxigeno, hidracina y ozono: 78 %(⁄ ) = 780.000 21 %(⁄ ) = 210.000 0,05 %(⁄ ) = 500 35 = 0,035 (b) ¿Cuál es la concentración de cada componente en microgramos por metro cúbico? (5 ptos) Se establecen condiciones normales para realizar los cálculos ( 25[°C] y 1[atm]), primero determinando el volumen, mediante la ecuacion de los gases ideales: Median te suposición de gas ideal se despeja el valor del volumen:
∙ = ∙ ∙
(6.1)
Despejando de ecuación (6.1) el volumen se tiene lo siguiente:
∙ ∙, , ∙ =
= 24,4722 Luego para determinar las concentraciones en microgramos metros cúbicos se presenta la siguiente ecuación:
= [ ] ∙ 10
(6.2)
Utilizando la ecuación (6.2) para los compuestos a determinar tenemos lo siguiente:
, Peso molecular ( = 28 28[ = 24,4722[] ] ∙780000∙10 = 8,9244∙10 Transformando a partes por millón, donde 1 = 10 : = 829,44 Para el , Peso molecular = 32 32[ ] = 24,4722[ ] ∙210000∙10 = 2,75∙10 Transformando a partes por millón, donde 1 = 10 : = 274,6 -
Para el
-
-
, Peso molecular = 32 32[ ] = 24,4722[ ] ∙500∙10 = 6,538∙10 Transformando a partes por millón, donde 1 = 10 : = 0,6538 Para
-
Para el
, Peso molecular = 48
48[ = 24,4722[] ] ∙0,035∙10 = 68,649 Transformando a partes por millón, donde 1 = 10 : = 6,8649∙10−
7. a) Determine la concentración de PM 2.5 en g/m3 Mediante los datos del enunciado se determina el material particulado 2,5, utilizando la ecuación que se presenta a continuación:
, = [ ]∙ Donde:
Reemplazando en la ecuación (7.1)
: : :
Flujo Tiempo Peso
(7.1)
] 1, 2 3∙1. 0 00. 0 00[ , = 1,8 [ ]∙1440 , = 474,537 b) Grafique la concentración del PM 2.5 diario de la comuna de la RM más contaminada del año 2014, determine en qué meses y en cuantos días hubo alertas, pre-emergencias y emergencias si existiera la norma de PM2.5 Revise http://sinca.mma.gob.cl
Si bien en el promedio anual la comuna que presento la mayor cantidad de material particulado 2,5 fue el Bosque con 32,77
contra Cerro Navia 32,72, en este caso se prefirió graficar la comuna de Cerro
Navia pues esta presenta máximos mensualmente de PM2,5 como se muestra a continuación: 7 3 . 5 7
7 1 . 0 5
] 3 ^ Þ M / G U [
1 3 . 4 3 5 4 . 9 1
1 6 . 6 1
5 4 . 5 6 3 8 . 8 4
6 8 . 3 2
6 8 . 7 1
2 3 . 3 1
5 3 . 4 1
Enero Febre Marz Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Octub Nov
Dic
2 . 1 1
Series1 19.45 11.2 16.61 34.31 50.17 75.37 65.45 48.83 23.86 17.86 13.32 14.35
Artículo 5º 3. Defínase como niveles que originan situaciones de emergencia ambiental para material particulado respirable
, aquéllos en que la concentración de 24 horas se encuentre dentro de los rangos
que se indican a continuación:
Tabla 7.1 Situaciones que presentan emergencias ambientales para PM2,5
3 Decreto 12, ministerio del medioambiente
Nivel
Concentración 24 [hrs]
1 Alerta 2 Preemergencia 3Emergencia
80-109 110-169 170 o superior
,
Tabla 7.2 Resumen diario de alerta premergencias y emergencias ambientales en el periodo de un año Alerta Pre emergencia Emergencia Fecha [ug/m^3] Fecha [ug/m^3] Fecha [ug/m^3] 04/01/2014 83,83 27/05/2014 111,7 28/06/2014 174,3 24/05/2014 90,88 01/06/2014 111,5 26/05/2014 90,5 13/06/2014 157,8 02/06/2014 82,25 14/06/2014 161 16/06/2014 103,7 15/06/2014 123,2 17/06/2014 106,8 29/06/2014 131,6 22/06/2014 88,67 13/01/2014 113,2 23/06/2014 88,29 16/01/2014 137,3 27/06/2014 107,6 01/07/2014 80,92 07/07/2014 104,2 08/07/2014 101,8 09/07/2014 100,9 10/07/2014 98,08 12/07/2014 89 18/07/2014 98,33 19/07/2014 95,08 26/07/2014 88,92 13/08/2014 82,29 17/08/2014 90,33
c. Tabla 7.4 Resumen anual alertas, preemergencia y emergencias ambientales en Coyhaique Alerta Preemergencia Emergencia Fecha [ug/m^3] Fecha [ug/m^3] Fecha [ug/m^3] 06/04/2014 93,58 31/03/2014 115,8 02/04/2014 201,7 20/04/2014 106,2 01/04/2014 156,4 06/05/2014 226,2 21/04/2014 101,6 03/04/2014 119,6 07/05/2014 296,7 22/04/2014 104,1 04/04/2014 120,5 08/05/2014 190,4 23/04/2014 86,62 05/04/2014 120 21/05/2014 197,8 24/04/2014 101,2 11/04/2014 115,6 22/05/2014 204,7 10/05/2014 92,25 12/04/2014 150,2 28/05/2014 184,4 14/05/2014 84,38 25/04/2014 137,1 03/06/2014 191,2 27/05/2014 104,1 15/05/2014 153,9 04/06/2014 255,4 30/05/2014 89,5 17/05/2014 117,3 05/06/2014 176,7 08/06/2014 93,29 20/05/2014 116,9 07/06/2014 180,3 11/06/2014 102,7 31/05/2014 122,5 17/06/2014 216,5 12/06/2014 97,12 02/06/2014 115,5 18/06/2014 402 16/06/2014 87,58 06/06/2014 138 19/06/2014 381,5 15/07/2014 105,6 09/06/2014 129,3 20/06/2014 394 16/07/2014 94,96 10/06/2014 141,4 21/06/2014 179,6 17/07/2014 94,04 13/06/2014 134,2 22/06/2014 189,3 24/07/2014 90,62 14/06/2014 148,5 03/07/2014 230,2 19/08/2014 86,58 30/06/2014 133,3 08/07/2014 219,7 02/07/2014 162,9 09/07/2014 591,2 04/07/2014 164,8 10/07/2014 504,7 25/07/2014 113 11/07/2014 590,3 27/07/2014 145 12/07/2014 171,5 28/07/2014 168,1 13/07/2014 353,9
29/07/2014 02/08/2014 04/08/2014 05/08/2014 20/08/2014 23/08/2014 24/08/2014 25/08/2014 28/08/2014 29/08/2014 30/08/2014 31/08/2014 02/09/2014 03/09/2014 04/09/2014 01/10/2014
148,1 164,3 118,4 144,6 120 119,1 152,1 117,4 121,4 155,8 128,5 126,1 111 155,5 163 111,4
14/07/2014 26/07/2014 30/07/2014 21/08/2014 22/08/2014
260,8 221,5 198,7 193,4 267,5
Los días en que se presentaron alertas, preemergencias y emergencias corresponde a 88 . En un total de 134 días se superó la norma PM2,5 (50[ug/m^3 en el límite de concentración de 24 [hrs] (d) ¿Por qué Coyhaique no ha sido declarada zona saturada por PM 2.5? Las partículas PM 2,5 son las más peligrosas a la salud y en chile ostentamos el triste record mundial. Mediciones de MP 10 hay desde hace 7 años en Coyhaique y se requieren 3 años de medición para un Plan de descontaminación y en el caso de las MP 2,5 ese plazo aún no se cumple para Coyhaique, pues al observar la página del sistema de información nacional de calidad del aire 4 los registros de las mediciones en la comuna de Coyhaique parten el 01/03/2013, no alcanzándose a la fecha los tres años requeridos como se menciono anteriormente.
4 Simca, comuna Coyhaique.
8) Las concentraciones del SO2 en Chile en la década de los 90 fue extremadamente alta, superando
las normas primarias y la secundaria. Estas establecen para la normativa primaria su principal objetivo es proteger la salud de la población de aquellos efectos agudos y crónicos generados por la exposición a niveles de concentración de dióxido de azufre en el aire, en el artículo 3 se expone lo siguiente: la norma primaria de calidad de aire para dióxido de azufre como concentración anual será de 31 [ppbv] (80 ug/m3N). Mientras que el objetivo de la norma secundaria de calidad de aire para dióxido de azufre es la protección y conservación de los recursos naturales renovables del ámbito silvoagropecuario y de vida silvestre, de los efectos agudos y crónicos generados por la exposición a dióxido de azufre en el aire, estableciéndose en el artículo 4º.- La norma secundaria de calidad de aire para dióxido de azufre como concentración anual en la zona norte del país será de 31 ppbv (80 µg/m3N). La norma secundaria de calidad de aire para dióxido de azufre como concentración anual en la zona sur del país será de 23 ppbv (60 µg/m3N). Tabla con los registros históricos diaria promedio anual de Año
01-ene-93 01-ene-94 01-ene-95 01-ene-96 01-ene-97 01-ene-98 01-ene-99
37,49 43,47 50,83 54,29 37,35 19,99 13,46
01-ene-01 01-oct-01 01-ene-02 01-ene-03 01-ene-04 01-ene-05 01-ene-06 01-ene-07 01-ene-08 01-ene-09 01-ene-10 01-ene-11 01-ene-12 01-ene-13 01-ene-14 01-ene-15
15,92 9,243 8,211 6,137 8,35 6,523 9,964 12,06 11,98 9,703 7,938 6,342 6,515 9,414 8,882 6,193
En la tabla anterior se puede observar claramente como entre enero de 1993 y 1997 los valores obtenidos
superan tanto a la normativa primaria como secundaria, los porcentajes en los cuales se exceden estas normativas se presentan a continuación: % excedente Año
para
01-ene-93 01-ene-94 01-ene-95 01-ene-96 01-ene-97
37,49 43,47 50,83 54,29 37,35
20,9 40,2 64,0 75,1 20,5
