CONTAMINACIN DEL AIREEl trmino se puede referir a la presencia de sustancia en el aire, a concentraciones, duraciones y frecuencias tales que pueden afectar de manera adversa a la salud y el bienestar tanto de la especie humana o del ambiente.

PRINCIPALES CONTAMINANTESFUENTES Dixido de azufre y partculasQuema combustibles, fundidoras

Predominantemente en exterioresOzonoReacciones fotoqumicasPlomo y manganesoAutomvilesPlomo y cadmioEmisiones industrialesCOVs, hidrocarburos aromticos policclicosSolventes petroqumicos, vapores de combustibles almacenadosDixido de carbonoQuema de combustibles

Ambas, interiores y exterioresPartculasHumo de tabaco, resuspensin, condensacin de vapores y productos de combustinVapor de aguaActividad biolgica, combustin, evaporacinCompuestos orgnicos voltilesVolatilizacin, combustin, pintura, accin metablica, pesticidas, insecticidas, fungicidasEsporasHongos, moho

PRINCIPALES CONTAMINANTESFUENTES FormaldehidoAislantes, equipamiento de edificios, humo de tabaco

Predominantemente en interioresAsbestosRetardadores de fuego, aislantesAmonioProductos de limpieza, actividad metablicaCompuestos aromticos policclicos, arsnico, nicotina, acroleinaHumo de tabacoCOVsAdhesivos, solventes, cocinar, cosmticosMercurioFungicidas, pinturas, derramesAerosolesProductos de consumo, polvo de casaAlergenosPolvo de casa, descamacin piel de animales o pelusasMicroorganismosInfecciones

CONTAMINANTES CRITERIO:

CONTAMINANTEFUENTEEFECTOSNaturalAntropognicaNOxAccin bacterianaVehculos de motor, plantas elctricas, disposicin de residuosProblemas respiratorios, disminuye resistencia del cuerpo a las infecciones, precursores de smog fotoqumicoSO2Erupciones volcnicasRefineras, plantas elctricas, papeleras y fundidorasLluvia cida: enfermedades respiratorias, dao a la vegetacin, destruye estructurasCOIncendios forestalesVehculos automotores y combustin de energticosInterfiere con la habilidad de la sangre para la absorcin del oxgeno. Como consecuencia produce estupor, disminucin en los reflejos, causa mareos. Afecta el crecimiento y desarrollo mental del feto. Letal a altas concentraciones y de alto riesgo para personas con problemas cardiacos.

CONTAMINANTES CRITERIO:

CONTAMINANTEFUENTEEFECTOSNaturalAntropognicaAerosoles (PM10, PM2.5, polvo, humo, metales)Erosin elicaEstaciones elctricas de carbn y/o aceite, boilers industriales, incineradores de basura, calefactores domsticos, procesos industriales, motores diesel, construccin, minera, manufactura del cemento, bancos de materiales.Sedimentan en los pulmones causando una gran variedad de sntomas respiratorios. Exposicin prolongada aumenta el riesgo de muerte por enfermedades del corazn y pulmonesO3NominalContaminante secundario a partir de COVsIrritacin de las mucosas del sistema respiratorio, causante de tos, afecta la funcin pulmonar, reduce la resistencia a gripes y neumona. Puede agravar los problemas cardiacos crnicos, asma, bronquitis y enfisema.Compuestos orgnicos voltiles (VOCs)BiognicoVehculos de motor, refrigerantes, solventes limpiadores, procesos industriales Precursores de smog fotoqumico, reduce visibilidad, producen congestin pulmonar y tos, son carcinognicos y promueven el desarrollo de leucemia

VALORES NORMADOS PARA CONTAMINANTES DEL AIRE EN MXICO.a DOF, 23 de Diciembre de 1994b DOF, 30 de octubre de 2002c DOF, 26 de septiembre de 2005, entra en vigor 26 de noviembre de 2005.d La concentracin del promedio 8 h como contaminante atmosfrico en un sitio de monitoreo, debe ser 0.08 ppm, tomado como el quinto mximo en un periodo de un ao, calculado como se indica en la NOM.e Un sitio cumple con la norma 24 h, cuando el valor del percentil 98, calculado como se indica en la NOM es menor o igual al valor indicadof Un sitio cumple con la norma anual, cundo el promedio anual de los valores diarios, calculado como se indica en la NOM es menor o igual al valor indicado.

CONTAMINANTESVALORES LMITE

Normas Oficiales MexicanasEXPOSICIN AGUDAEXPOSICIN CRNICAConcentracin y tiempo promedioFrecuencia mxima(Para proteccin de la salud de la poblacin susceptible)Monxido de carbono (CO)11 ppm (8 h)1 vez al ao--------NOM-021-SSA1-1993aBixido de azufre (SO2)0.13 ppm (24 h)1 vez al ao0.03 ppm (maa)NOM-022-SSA1-1993aBixido de nitrgeno (NO2)0.21 (1 h)1 vez al ao--------NOM-023-SSA1-1993aOzono (O3)0.11 ppm (1 h)No se permite--------NOM-020-SSA1-1993b0.08 ppm (8 h)d4 veces al ao--------Partculas suspendidas totales (PST)210 g/m3 (24 h)e2% de mediciones al ao--------

NOM-025-SSA1-1993cPartculas menores de 10 micrmetros (PM10)120 g/m3 (24 h)e2% de mediciones al ao50 g/m3 (maa)fPartculas menores de 2.5 micrmetros (PM2.5)65 g/m3 (24 h)e2% de mediciones al ao15 g/m3 (maa)fPlomo (Pb)----------------1.5 mg/m3 (promedio aritmtico en 3 meses)NOM-026-SSA1-1993a

PRIMEROS ESTUDIOS CONTAMINACIN DEL AIRE EN LA ZMGFigura 2. Distribucin de la red manual para el monitoreo de partculas en la ZMG. Adaptado de Michel, 1983.Los primeros intentos por analizar los contaminantes en la atmsfera de la ZMG datan de los aos 70`s (SMA,SSA), mediante una red manual de monitores de partculas.

La Red Automtica de Monitoreo Atmosfrico esta conformada por un total de 8 estaciones distribuidas en toda la ZMG a una distancia promedio de 3 Km entre ellas. Figura 5. Red automtica de Monitoreo Atmosfrico de la ZMG. Fuente SEMADES, http://semades.jalisco.gob.mx/site/infoambframeset.htm. Noviembre, 2002.

EL CLIMA DE LA ZMGEl clima prevaleciente en la ZMG es semiclido subhmedo con lluvias en verano y temperaturas con un valor medio anual de 19 C y 900 mm/ao de precipitacin. Durante la estacin fra el clima es anticiclnico con cielos claros y abundante insolacin. Los vientos superficiales son predominantemente del W seguidos de los vientos del E; con velocidades de entre 1.4 a 5.6 m/s, aunque en forma temporal alcanzan de 5.8 a 9.7 m/s. En promedio las calmas presentan periodos de hasta 11 horas. Tabla 1. Parmetros climatolgicos de la ciudad de Guadalajara. Davydova y Skiba, (1999).

PARMETROCLIMATOLGICOMEDIADESVIACINESTNDARTempMax, C26.57.8TempMin, C11.94.3TempMed, C19.25.4HumedadRelativa, %62.414.8Precipitacin, mm892.2153.5Presin atmos., mb845.56.7DirVien.,grad225.0___VelVien., m/s3.42.1

De esta serie de grficos se pone de manifiesto el potencial para la acumulacin de contaminantes que tiene la ZMG debido a la predominancia de vientos dbiles pues el valor promedio mximo apenas supera los 3.7 m/s.Figura 1. Promedio horario mensual de la velocidad del viento (en m/s) en cada una de las estaciones de la RAMA de la ZMG: a) Atemajac, b) Oblatos, c) Loma Dorada, d) Tlaquepaque, e) Miravalle, f) Las Aguilas, g) Vallarta, h) Centro.MAGNITUD DEL VIENTO

INVERSIN TRMICANormalmente, el aire de las capas bajas es ms caliente que el de las superiores, lo cual le lleva a ascender hasta enfriarse. Ello permite una continua circulacin atmosfrica en sentido vertical que renueva el aire de las diferentes capas.

La inversin trmica es un fenmeno meteorolgico que se da en las capas bajas de la atmsfera terrestre. Consiste en el aumento de la temperatura con respecto a la altitud en una capa de la atmsfera

En la ZMG Las inversiones trmicas ocurren casi durante todo el ao. El 90% son de superficie (2-300 m) y 10% son elevadas (301-1500 m). La mayor incidencia de las inversiones es la poca de pocas lluvias. En promedio las calmas presentan periodos de hasta 11 horas Figura 4. Frecuencia de la ocurrencia de inversiones trmicas en la ZMG durante el periodo 1993-1994. Gobierno del Estado de Jalisco, 1997.INVERSIONES TRMICAS

LA ISLA DE CALORComnmente se da el fenmeno de elevacin de la temperatura en zonas urbanas densamente construidas causado por una combinacin de factores tales como la edificacin, la falta de espacios verdes, los gases contaminantes o la generacin de calor. Se ha observado que el fenmeno de la isla de calor aumenta con el tamao de la ciudad y que es directamente proporcional al tamao de la mancha urbana.

FRECUENCIA DE VIOLACIN A LOS VALORES NORMADOS.Conocer la dinmica de los contaminantes a lo largo del da nos permite diferenciar claramente las horas en que la atmsfera esta ms limpia o sucia, siendo esto de gran relevancia en trminos de proteccin a la salud de la poblacin susceptible.A excepcin del ozono, la marcha diaria de los contaminantes en la ZMG presentan dos picos durante el da. Estos resultados sugieren que el lapso de tiempo en que realizar actividades al aire libre representa el menor riesgo es de las 10:00-17:00 hrs.Para el ozono se observa un solo pico pero con un base muy amplia por lo que las concentraciones mximas perduran por mas tiempo. As para este contaminante no parece existir un lapso del tiempo durante el da en que sus niveles no representen un riesgo a la poblacin susceptible.Figura 19. Comportamiento de las concentraciones promedio horarias en la ZMG: a) PM10, b) O3, c) CO, d) NO2, y e) SO2.

PORCENTAJE DE VIOLACIN A LA NORMA, PM10La NOM-025-SSA, establece que la concentracin de partculas como contaminante atmosfrico no debe rebasar 150 g/m3, en 24 hrs una vez al ao; y 50 g/m3 en una maa.Figura 20. Porcentaje de das en que se rebas el valor normado (promedio diario 150 g/m3, una vez al ao) de PM10 por ao de estudio en la ZMG; Comparacin de la violacin al valor normado de la media aritmtica anual ( 50 g/m3) de PM10 en la ZMG por ao de estudio.

PORCENTAJE DE VIOLACIN A LA NORMA, O3La NOM-020-SSA-1993, establece que el valor lmite permisible de ozono como contaminante atmosfrico debe ser 0.110 ppm como promedio horario para no ser rebasado una ves al ao; y de 0.080 ppm para el promedio de 8 hrs tomado como el quinto mximo en el periodo de un ao.Figura 21. Porcentaje de horas en que se rebas el valor normado (promedio horario 0.110 ppm, una vez al ao) de O3 por ao de estudio en la ZMG; y Comparacin de la violacin al valor normado en la ZMG, del promedio de ocho horas ( 0.080 ppm) de O3, tomado como el valor del quinto mximo en un periodo de un ao.

PORCENTAJE DE VIOLACIN A LA NORMA, CO Y NO2La NOM-021-SSA-1993, establece que el valor lmite permisible de CO como contaminante atmosfrico no debe rebasar el valor de 11.00 ppm en un promedio mvil de 8 hrs una vez al ao; y la NOM-023-SSA1-1993 establece que la concentracin de NO2 como contaminante atmosfrico no debe rebasar el valor de 0.21 ppm en una hora una vez al ao.

Figura 22. Porcentaje de horas en que se rebasaron los valores normados de CO (promedio mvil de 8 horas 11 ppm, una vez al ao) y NO2 (promedio horario 0.21 ppm, una vez al ao) por ao de estudio en la ZMG.

PORCENTAJE DE VIOLACIN A LA NORMA POR ESTACION DE MONITOREODe el anlisis de la frecuencia de violacin a los valores normados para cada una de las estaciones de la RAMA, se observa que la calidad del aire en la ZMG es mayormente impactada por las partculas y el ozono. De forma muy localizada en las estaciones de Miravalle (S) y Loma Dorada (SE) es en donde con mayor frecuencia se rebasa el valor normado de partculas. Para el ozono con mayor frecuencia se rebasa el valor normado en las estaciones Miravalle (S), Centro y Vallarta (W) de la RAMA no parece estar tan localizada.Las estaciones Centro y Tlaquepaque es donde con mayor frecuencia se rebasa la norma de CO.Finalmente las estaciones de las Aguilas (SW) y Vallarta presentan la mayor frecuencia de violacin a la norma de NO2Figura 23. Frecuencia de violacin a cada uno de los valores especficos normados para los contaminantes criterio en cada una de las estaciones de la RAMA de la ZMG.

METODOS DE MEDICIN DE LA CALIDAD DEL AIREExisten muchas formas de medir la contaminacin del aire los cuales abarcan mtodos qumicos simples mtodos de algunas tcnicas electrnicas ms sofisticadas.

De manera general podemos distinguir cuatro mtodos principales para medir la contaminacin del aire.

MUESTREO PASIVO:Se denomina muestro pasivo porque los equipos de muestreo no tienen sistema de bombeo alguno. En lugar de ello el flujo de aire se controla por un proceso fsico, tal como la difusin.

Los tubos tienen una longitud de 71 mm con un dimetro interno de 11 mm y en uno de sus extremos contienen una fina malla de acero recubierta con trietanolamida, la cual convierte el dixido de nitrgeno a nitrito, quedando atrapado para su posterior anlisis en el laboratorio

MUESTREO ACTIVOEn estos mtodos se bombea un volumen conocido de aire a travs de un colector (un filtro a una solucin qumica) por un periodo de tiempo conocido, El colector se remueve del sistema de bombeo y es mas tarde analizado en el laboratorio. De manera general, el muestreo activo utiliza mtodos fsicos o qumicos para colectar el aire contaminado.

Equipo bsico para el muestreo de partculas: 1.- Sostenedor del filtro, 2. Medidor del flujo, 3. Bomba, 4.- Batera

MTODOS AUTOMTICOS:Estos mtodos son los mejores en trminos de la alta resolucin de sus mediciones, permitindonos la realizacin de un monitoreo continuo para concentraciones horarias hasta menores.

El espectro de contaminantes que se pueden determinar van desde los contaminantes criterio (PM10-PM2.5, CO, SO2, NO2, O3) hasta txicos en el aire como el plomo y los compuestos orgnico voltiles.

Las muestras colectadas se analizan utilizando una variedad de mtodos los cuales incluyen la espectroscopia y cromatografa de gases.

MTODOS PTICOS DE PERCEPCIN REMOTA:Estos mtodos se basan en tcnicas espectroscpicas. Con ellos es posible hacer mediciones en tiempo real de la concentracin de un buen nmero de contaminantes entre los que se incluyen NO2 y SO2.

APLICACIONES CLAVE:Anlisis de la tendencia de la calidad del aire ambiente

Validacin de modelos de dispersin Evaluacin de las acciones implementadas para reducir las emisiones

Evaluacin de los riesgos a la salud

Evaluaciones de impacto ambiental

Identificacin de fuentes de contaminacin del aire y suelo

Impacto de las emisiones provenientes de procesos y zonas industrials.

Mantenimiento de los objetivos de calidad del aire

VENTAJASSin contacto directo

Sin contaminacin

Alto nivel de seguridad

Tiempo Real

Cuantificacin (relativa/absoluta

MTODOS Y EQUIPOS DE CONTROL CONTAMINACIN DEL AIRELa forma mas efectiva de atacar el problema de la contaminacin del aire es prevenir la formacin de los contaminantes o minimizar su emisin en las fuentes mismas.En el caso de los contaminantes industriales este se puede lograr por medio de la investigacin de varias tcnicas en alguna de las fases tempranas del diseo del proceso y desarrollo, lo que nos ayuda a seleccionar los mtodos que no contribuyan a la contaminacin del aire o que tienen un efecto mnimo.

El control de los contaminantes en la fuente se puede lograr de varias formas:

Cambios en las materias primas,

Cambios operacionales,

Modificacin o remplazamiento de equipos de produccin, y/o por medio de una

Operacin mas efectiva de los equipos existentes.MTODOS DE CORRECCIN EN LA FUENTE

LIMPIEZA DE EMISIONES GASEOSASCuando los mtodos de correccin en la fuente no pueden ser aplicados entonces el control de los contaminantes se hace en los gases efluentes usando tcnicas de limpieza de gases.

Estas incluyen muchas de las tcnicas ingenieriles que en el presente forman la parte principal de la tecnologa del control de la contaminacin del aire.

CONTROL DE GASES Y OLORESABSORCIN: Basados en el principio de la absorcin, transfieren el contaminante de la fase gaseosa a liquida. Esto es un proceso de transferencia de masa en el cual el gas se disuelve en el lquido. El contaminante gaseoso se mueve de puntos de alta concentracin a puntos de baja, y la remocin del gas contaminante se lleva a cabo en tres fases: Difusion del gas hacia la superficie del lquido

Disoluci: transferencia de la interfase gas-lquido

Difusion del gas disuelto de la interfase hacia el liquido.

Los equipos utilizados son cmaras y torres o columnas de rocio.

ADSORCINEste es tambin un proceso de transferencia de masa, en el cual el gas se pega a un slido por medio de fuerzas electrostticas.

Los adsorbentes mas comnmente usados son: silica gel, almina activada, carbono activado, sedasos moleculares.

COMBUSTINEs un mtodo de control cuando el contaminante es oxidable a un gas inerte. De manera general el CO y los hidrocarburos caen en esta categora.

Las aplicaciones mas comerciales son combustin directa y combustin cataltica.

CONTROL DE PARTCULAS

CONTROL FUENTES MOVILESLa modificacin de las mquinas por si solas no es suficiente para el control de contaminantes. Para alcanzar los estndares de emisin, se coloca un reactor cataltico externo a los vehculos. La funcin de este es promover reacciones que conviertan NOx a NO2, CO a CO2, hidrocarburos a CO2 y H2O. Otro de los alcances implementado para disminuir la contaminacin del aire incluye la modificacin de combustibles, y la reduccion de la presin del vapor de la gasolina a fin de reducir la emision de hidrocarburos.

La bondad de estos implementos es significativa, sin embargo al igual que otros aspectos de la conduccin de un automvil, estos equipos se desgastan y fallan.

Debido a que la falla no limita la operacin del automvil, no son reparados por los propietarios, por lo que los programas de control de la calidad del aire deben de contemplar programas de inspeccin para asegurar que estos dispositivos funcionan.