CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

DEFINICIÓN DE

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

• Ley 38/1972 sobre Protección del Medio Ambiente Atmosférico:

– Presencia en el aire de materias o formas de energía que impliquen riesgo, daño o molestia grave para las personas o bienes de cualquier naturaleza.

Tabla 2. Principales fuentes naturales de emisiones primarias

Fuentes naturales Contaminantes

Volcanes SOx,partículas

Incendios forestales CO,CO2,NOX, partículas

Vegetación Hidrocarburos

Vegetación en descomposición CH4, H2S

Suelo Polvo

Espuma de mar Partículas de sal 

  

ORIGEN DE LOS Contaminantes ATMOSFÉRICOS

Tabla 4. Principales fuentes antropogénicas de emisiones primarias

Fuentes antropogénicas Contaminantes

Fijas Procesos industriales

Dióxido de azufre,Hidrocarburos volátiles,Partículas carbonosas,Anhídrido

sulfuroso,Oxidos de nitrógeno (NOx),Dióxido de carbono (CO2)Metales

pesados

MóvilesQuema de combustibles fósiles (vehículos),

Aeronaves

Monóxido de carbono (CO),Oxidos de nitrógeno (NOx),

Hidrocarburos (HC),Compuestos de plomo.

 

Gas Producción naturalProducción

antropogénica

NOx 88,7% 11,3%

CO 90,6% 9,4%

SO2 55,6% 43,7%

HC 84,5% 15,5%

Tabla 3. Porcentaje de emisión de los contaminantes

PORCENTAJES DE Contaminantes ATMOSFÉRICOS

Tipos de contaminantes en la atmósfera

Sustancias químicas: 1. Contaminantes primarios: primarios: sustancias químicas

emitidas a la atmósfera por distintas fuentes, identificables.

2. Contaminantes secundariossecundarios: formados por reacciones químicas en la atmósfera, a partir de los contaminantes primarios.

Formas de energía: • Radiaciones ionizantes.• Radiaciones no ionizantes.• Ruido.

Contaminantes primarios de la atmósfera

ContaminanteContaminante TipoTipo OrigenOrigen

Partículas: polvo, aerosoles, Humos, nieblas

P2,5, P10 (polvo en suspensión)

Partículas finas , medias y sedimentables

Erosión eólica, incendios, combustiones, canteras ,minas, obras, incineraciones

Compuestos de azufre: SO2 y SO3.

Gases incoloros Erupciones volcánicas, combustiones vehículos e industriales

Compuestos de nitrógeno: N2O, NO y NO2

Gases incoloros excepto el NO2

N2O: Desnitrificación del suelo.

Oxidaciones del N2 en combustiones y oxidación fotoquímica

Óxidos de carbono: CO y CO2 Gases incoloros: el CO es muy tóxico.

CO: Oxidaciones de metano, combustiones incompletas, refinerías, transportes

CO2: oxidación del CO

Compuestos orgánicos: hidrocarburos y compuestos orgánicos volátiles

Gases a temperatura ambiente.

Automóviles, incendios, refinerías y el CH4

en pantanos, arrozales y pozos petrolíferos.

Dioxinas y furanos: Gases contaminantes químicos muy tóxicos

Combustión de residuos en las incineradoras

Compuestos halogenados: Cl2, HCl, HF, CFC

Gases tóxicos e irritantes, excepto los CFCs

Cl automóviles, HF industrias de vidrio y cerámica, HCl industrias de aluminio, CFCs como aerosoles e industrias de refrigeración.

Metales pesados: De densidad alta, muy tóxicos, no degradables.

Pb a partir de automóviles, Cd en metalurgia, Hg minería de carbón y agricultura

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS EN FUNCIÓN DE

SU DIÁMETRO

Emisiones de dióxido de carbono en el Mundo, por toneladas

CONCENTRACIONES DE CONTAMINANTES

EN DIFERENTES CIUDADES ESPAÑOLAS

Ciudades Periodo PST* SO2* NO2* CO** O3 (8h)* Barcelona 91-95 43,9 23,7 53,6 1,75 67,5

Bilbao 92-96 25,8 25,3 49,2 - - Castellón 91-95 24,6 15,7 - - - Cartagena 91-95 55,9 43,9 - - -

Huelva 93-96 42,5 11,7 32,9 0,67 Sevilla 92-96 45,1 8,1 58,9 - - Madrid 92-95 37,8 35,5 71,0 2,1 42,1

Pamplona 91-95 9,7 21,7 - - - Valencia 94-96 44,2 24,6 66,8 2,7 45,5

Vigo 91-94 98,1 24,4 - - - Vitoria 90-94 51,2 18,0 - - - Gijón 93-96 52,0 34,1 45,1 1,9 -

Oviedo 93-96 28,9 44,5 50,4 1,5 - Zaragoza 91-95 46,9 21,1 - - -

* g/m3; ** mg/m3. Fuente: Proyecto EMECAM.

NIVELES DE INMISIÓN DE LOS NOX EN MADRID

Enero 1995 - diciembre 2000

21852003182116391457127510939117295473651831

Concentr

ació

n m

edia

dia

ria d

e N

OX

(m

icg/m

3)

700

650

600

550

500

450

400

350

300

250

200

150

100

50

0

Distrito (Ha)% Z.

verdesPST < 10µ NO2 O3

Centro 523,73 12.04 36 75 19Arganzuela 655,21 15.22 36.5 66 28

Retiro 537,83 28.07 36 70 24Salamanca 540,93 7.44 35.3 69.3 26.3Chamartín 919,57 6.06 33 66 27.5

Tetuán 537,31 10.09 37 71 25Chamberí 469,22 5.82 37.5 57 27.5

Fuenc. – E. P. 24.345,2 62.45 40 58 34Moncloa 4.492,8 45.57 33.6 56.6 33Latina 2.543 6.60 32 60 26

Carabanchel 1.409 11.65 51 88 19

Usera 770 22.61 37 57 32

P. Vallecas 1.489 17.62 34 51 31

Moratalaz 634,42 19.26 32 54 32

Ciudad Lineal 1.136 8.59 33 51 33

Villaverde 2.029 6.57 47 64 24

V. Vallecas 5.156 1.04 51 61 22

San Blás 2.181 5.62 33 58 18

Total 50.369 674.9 1133 481.3

CONCENTRACIÓN DE NOX Y OZONO EN ALGUNOS MUNICIPIOSDE LA COMUNIDAD DE MADRID

Municipio Media diaria NO2 Media diaria O3 Máximo diario O3

Madrid 83 31 71Alcalá 50 60 149

Alcobendas 56 40 99Fuenlabrada 60 39 110

Móstoles 57 44 103

NIVELES DE EMISIÓN DE LOS NOX EN EUROPA

Contaminantes químicos y salud

EXPOSICIÓN DE LA POBLACIÓN AL O3

Concentración Exposición

0 h 7 h 9 h 18 h 20 h 24 h

EVOLUCIÓN DIARIA DEL OZONO

EVOLUCIÓN ANUAL DEL OZONO

I I I I I I I I I I I I0

20

40

60

80

100

ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SEP. OCT. NOV. DIC.

µg/m3EVOLUCIÓN DIARIA DEL OZONO EN MADRID

AÑO 2003

Contaminantes químicos y salud

A la izquierda , tejido pulmonar normal. A la derecha tejido de un enfermo de enfisema

Contaminantes y salud

SOSO22: : Broncoconstricción en asmáticos Disminución de la depuración pulmonar Aumento de infecciones: Bronquitis y Neumonía Irritación en mucosas y en los ojosNONOxx: Disnea Aumento de sensibilidad en asmáticos Aumento de infecciones: Bronquitis y Neumonía Irritaciones oculares Irritaciones oculares OO33: Potente oxidante que provoca: Irritación pulmonar y por su gran poder de

penetración provoca lesiones en las células del pulmón Disminución del peak-flow (volumen pulmonar) Constricción arterial – Patologías cardiovasculares Especialmente sensibles niños y ancianos, sobre todo en eventos térmicos

extremos.Metales pesados: El plomo: produce insuficiencia respiratoria, alteraciones neurológicas y renales. El cadmio: Problemas respiratorios y cardiovasculares. El mercurio: daños en el sistema nervioso y renal

Contaminantes químicos y salud

ContaminanteContaminante TipoTipo OrigenOrigenTióxido de azufre: SO3. Gas incoloro A partir de SO2. Reacciona con el ión

hidroxilo en la atmósfera y forma sulfúrico

Trióxido de nitrógeno: NO3

Gas oxidable Oxidación de NO2 con ozono

Ácido sulfúrico: H2SO4 Sustancia muy corrosiva Oxidación y reacción de óxidos de azufre con iones OH

Ácido nítrico: H2NO3 Ácido muy oxidante Reacción química en la atmósfera entre NO2 y el ión OH

Oxidantes fotoquímicos: ozono troposférico (O3) y Nitrato de peroxiacetilo (PAN)

El ozono es un gas muy oxidante al igual que el PAN

Erupciones volcánicas, reacciones fotoquímicas con otros contaminantes, descargas eléctricas.

Contaminantes secundarios de la atmósfera

Formas de energía

Son también contaminantes atmosféricos y se clasifican en :

1 Radiaciones ionizantes: son ondas eletromagnéticas que ionizan átomos y moléculas. Se distinguen: - Radiaciones alfa y beta: son partículas con carga eléctrica. Las alfa tienen menor poder de penetración. - Radiaciones gamma y rayos X: tienen un gran poder de penetración.

Provocan malformaciones genéticas y cáncer.

Origen natural y antrópico: actividades médicas, escapes nucleares, investigación, etc.

Poder de penetración de las ondas electromagnéticas

Formas de energía

2 Radiaciones no ionizantes: no provocan la ionización de átomos y moléculas.

- Radiaciones ultravioleta: producidas por el sol y también por tubos fluorescentes o lámparas para broncear.

- Radiaciones infrarrojas: origen natural y cuerpos incandescentes.

- Microondas: información vía satélite, televisión, telegrafía y telefonía

Producen estrés, ansiedad, dolor de cabeza, insomnio, aumento de la temperatura y trastornos hormonales

Los efectos dependen de la intensidad del campo magnético y del tiempo de exposición

Representación de las longitudes de onda en función de sus frecuencias o longitudes de onda.Las más energéticas serán las de menor longitud

Aparato eléctrico

A una distancia de 3 cm (µT)

A una distancia de 30 cm (µT)

A una distancia de

1 m (µT)

Secador de pelo

6 – 2000 0,01 – 7 0,01 – 0,03

Máquina de afeitar

eléctrica

15 – 1500 0,08 – 9 0,01 – 0,03

Aspiradora 200 – 800 2 – 20 0,13 – 2

Luz fluorescente

40 – 400 0,5 – 2 0,02 – 0,25

Horno de microondas

73 – 200 4 – 8 0,25 – 0,6

Radio portátil 16 – 56 1 < 0,01

Horno eléctrico

1 – 50 0,15 – 0,5 0,01 – 0,04

Lavadora 0,8 – 50 0,15 – 3 0,01 – 0,15

Hierro 8 – 30 0,12 – 0,3 0,01 – 0,03

>Lavavajillas 3,5 – 20 0,6 – 3 0,07 – 0,3

Computadora 0,5 – 30 < 0,01

Frigorífico 0,5 – 1,7 0,01 – 0,25 <0,01

Televisor de color

2,5 - 50 0,04 – 2 0,01 – 0,15

En la mayoría de los electrodomésticos, la intensidad del campo magnético a una distancia de 30 cm es

considerablemente inferior al límite recomendado para el conjunto de la población de 100 µT.

Campos electromagnéticos de baja frecuencia(50 Hz)

T= teslas, medida del campo magnético

Sus efectos en salud dependen de la naturaleza y del tiempo de la exposición, así pueden provocar la muerte en pocos instantes como en el caso de exposición a una fuga nuclear, o producir efectos a largo plazo: leucemias o tumores, pudiendo llegar a originar malformaciones en el caso de las radiaciones ionizantes.

Lo que si está claro es que cuanto mayor es el tiempo de exposición y más energética la radiación más probable es que se produzcan efectos sobre la salud y más graves serán éstos.

Radiaciones ionizantes y no ionizantes

DEFINICIÓN DE EMISIÓN E INMISIÓN

Emisión:

– Se refiere a la cantidad de sustancia contaminante que vierte a la atmósfera una determinada fuente, suele expresarse en unidad de masa por unidad de tiempo (kg/h, tm/año).

Inmisión:

– Se refiere a la concentración en la atmósfera de ese contaminante, es decir, lo que se respira o se mide. Se expresa en unidad de masa por unidad de volumen (g/m3).

Si los niveles de inmisión no son adecuados el aire pierde calidad y se producen efectos negativos.

Dispersión de contaminantes

En la dispersión de contaminantes intervienen varios factores:

1.Características de las emisiones: la naturaleza de los contaminantes determina su dispersión: si es gas o partícula (los contaminantes sedimentan fácilmente), la temperatura y velocidad de salida (las elevadas Tª y la velocidad favorecen la dispersión).

2.Condiciones atmosféricas:

a. Gradientes verticales de temperatura y movimientos verticales del aire: las condiciones de estabilidad e inversión térmica impiden la dispersión y las de inestabilidad las favorecen.

b. Vientos: favorecen la dispersión en general, y será mayor o menor en función de la velocidad. Las turbulencias sin embargo acumulan los contaminantes.

c. Precipitaciones: arrastran los contaminantes y producen un efecto de lavado en la atmósfera.

d. Insolación: produce un aumento de las reacciones químicas de los contaminantes primarios.

Dispersión de contaminantes

Características geográficas y topográficas: • en la costa las brisas marinas durante el día arrastran los contaminantes al interior y por la noche al contrario.

• en las zonas montañosas: se producen brisas de ladera y valle que varían del día a la noche. Por el día asciende el aire de la laderas y en el fondo del valle se queda el aire frío. Por la noche sucede lo contrario, el aire de las laderas desciende (brisa de valle). El resultado es la formación de una inversión térmica sobre el valle que desciende por el día y asciende un poco por la noche. Los contaminantes no pueden dispersarse.

Núcleos urbanos: es frecuente la formación de islas de calor caracterizadas por una mayor temperatura en el interior de la ciudad y en la periferia las temperaturas sean más bajas. Los vehículos, calefacciones y otras combustiones hacen que se acumule el calor y se originen brisas urbanas ascendentes en el interior de la ciudad y descendentes en la periferia. El resultado: un cúpula de contaminantes que se mueve cíclicamente y que no permite la dispersión de los contaminantes.

La vegetación: favorece la deposición de partículas y actúa como sumidero de CO2

Dispersión de contaminantes

Isla de calor

Smog fotoquímico

Se debe a la presencia en la atmósfera de O3, PAN y aldehídos.

Estos compuestos se originan en reacciones químicas complejas producidas entre el oxígeno, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno, con la energía de la radiación ultravioleta.

En verano, en situaciones anticiclónicas y una fuerte irradiación solar el fenómeno se ve muy favorecido

Contaminación atmosférica local

PROCESOS DE FORMACIÓN DEL OZONO

TROPOSFÉRICO

• (1) NO2 + luz → NO+ O

• (2) O +O2 → O3

• (3) NO +O3 → NO2 + O2

Si no hay hidrocarburos no se acumula ozono porque el ciclo de formación y destrucción del mismo no se desequilibra.

Si existen hidrocarburos en el medio el oxígeno los oxida y se originan radicales orgánicos oxidados que reaccionan con:

• NO dando lugar a NO2 y radicales libres activos

Los radicales libres a su vez se unen al:

•O2 dando ozono y más radicales libres activos

• NO2 dando nitrato de peroxiacetileno (PAN)

• a hidrocarburos formando aldehídos.

Como el NO se utiliza no puede reaccionar con el ozono que acaba por acumularse en la atmósfera junto a los aldehídos y el PAN.

Reacciones químicas del smog fotoquímico

Smog Sulfuroso o húmedo

Se origina en invierno, también en condiciones anticiclónicas, con abundantes nieblas.

En estas condiciones cuando en la atmósfera, por ejemplo de una ciudad, existen partículas en suspensión (humos y hollines) y SO2 procedente de calefacciones o industrias.

Se origina una niebla gris parda que no se mueve y provoca graves problemas en las vías respiratorias de asmáticos y personas sensibles.

En 1952 murieron en Londres 4700 personas por el smog húmedo que sufrieron en invierno.

Afortunadamente las nuevas calefacciones de gas no emiten ni partículas ni SO2 y este proceso ha disminuido notablemente.

El ácido nítrico y sulfúrico se disuelven en las gotas de las nubes y vuelven al suelo

por la lluvia ácida.

Si el viento transporta el aire húmedo la precipitación puede tener lugar en regiones alejadas de la fuente de contaminantes.

Contaminación a nivel regional

Reacciones del ión hidroxilo con distintos contaminantes.

La lluvia ácida afecta sobre todo a los ecosistemas acuáticos. Tanto la vegetación como gran cantidad de peces y otras especies se ven gravemente afectadas.

Los bosques sufren también los efectos de la lluvia ácida, las hojas pierden color y los árboles acaban muriendo.

Los suelos cambian su composición y se vuelven improductivos.

También los materiales y la piedra caliza se deterioran (“mal de la piedra”) desapareciendo en muchos casos los ornamentos de los edificios.

Algunos países muy industrializados “exportan” contaminantes y lluvia ácida a otros países. España envía su contaminación a Francia y Alemania a Dinamarca y Noruega

EFECTOS GLOBALES

AGUJERO DE OZONO

Evolución del agujero antártico

AGUJERO DE OZONO

Los científicos han denominado agujero de ozono a la disminución en grosor de la capa de ozono estratosférico

Entre los años 1977 y 1984 se observó que el ozono en la Antártida había disminuido en un 40%.

Se han hecho estudios sobre la evolución del agujero de ozono en el hemisferio sur y su incidencia en la salud de las persona y se ha llegado a la conclusión de que se ha producido en esa zona un incremento del cáncer de piel y ceguera en el ganado ovino.

Causas de la destrucción del ozonoLos NOX:

Estos compuestos se originan en la troposfera y como son muy reactivos se transforman antes de llegar a la estratosfera.

Sin embargo, el N2O que se produce en las combustiones y en la desnitrificación de los suelos agrícolas no reacciona apenas y asciende con las corrientes de aire.

En la estratosfera se oxida y reacciona con el oxígeno y el ozono:

N2O+O2 2NOO+O

NO+O3 NO2+O2

NO2+O NO+O2

Estas reacciones no son las únicas que destruyen el O3, ya que los óxidos de N participan en otras reacciones NO2+OH HNO3

Causas de la destrucción del ozono

Los compuestos con cloro como los CFC son inocuos y poco reactivos en la troposfera, pero reaccionan activamente en la estratosfera de tal forma que el cloro queda libre.

CFCl3+u.v. CFCl3+ Cl

Cl+O3 ClO+O2

ClO+O Cl+O2

El cloro actúa como catalizador y cada átomo de clo puede llegar a destruir 100000 moléculas de ozono.

Existen otras reacciones como la unión entreel NO2 y el ClO:

NO2+ ClO ClNO3

Este nitrato de cloro es estable y al unirse al cloro éste queda atrapado, no destruye ozono.