Aspectos
técnicos: efluentes gaseosos.
Características de la Atmósfera.
Capas de la atmósfera:
Troposfera: es la capa más cercana a la tierra y por a tanto la
más importante. En ella se desarrolla la vida y se producen los fenómenos
meteorológicos que determinan el clima terrestre. Tiene una altitud de 9 a 16
km y sus características son:
- Es la capa donde se originan las perturbaciones.
- Tiene una composición química constante (muy importante para la vida).
- Desciende la temperatura a razón de aprox. 6.5°C por kilómetro de altura, por encima de los 2000 metros de altura.
Tropopausa: es la capa que separa la troposfera de la
estratosfera. Su espesor varía de los 6 km en los polos a los 17 km en el
ecuador.
Estratosfera: su espesor se extiende desde los 10 km a los 45
km. En ella se haya la mayor concentración de ozono (O3) de la atmósfera cuya
misión es absorber la radiación ultravioleta.
Mesosfera: se extiende desde los 40 a los 90 km. En ella la
concentración de ozono es muy baja y al no haber absorción por el ozono, la
temperatura baja drásticamente.
Termosfera: en ella se produce la disociación de las moléculas
de O2 y N2 por la absorción de radiación ultravioleta, alcanzándose
temperaturas de 1500°C. su altura es de 500 km.
Exosfera:
es la capa de la atmósfera terrestre en la que los gases poco a poco se
dispersan hasta que la composición es similar a la del espacio exterior. Es la
última capa de la atmósfera, se localiza por encima de la termosfera, a unos
500 km de altitud, en contacto con el espacio exterior, donde existe
prácticamente el vacío. En esta capa la temperatura no varía y el aire pierde
sus cualidades físico–químicas.
Contaminación del aire
Las actividades
humanas (industrias, tránsito automotor, generación de energía, etc.),
contribuyen a que la ciudad sea una fuente y una “jaula” de calor: las superficies verticales
amplifican la reflexión de los rayos solares, el accidentado relieve urbano
acrecienta las turbulencias y reduce la evacuación del calor, y por tal motivo,
la temperatura de las ciudades suele así ser varios grados superior a la de las
áreas rurales circundantes, con polvos y aerosoles suspendidos en el aire.
Las grandes
ciudades suelen verse acompañadas de actividad industrial en su entorno y hasta
a veces, dentro del mismo ámbito.
El desarrollo
industrial está directamente relacionado con la prosperidad, la calidad de
vida, y es considerado la principal medida de progreso, también está asociado a
preocupaciones como la contaminación y a desastres imprevistos que podrían
ocurrir y, con perjuicio, exponer a la población circundante a niveles no
deseados de emisiones químicas.
Actualmente, la
contaminación del aire representa una amenaza importante para la salud pública
en todo el mundo. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) más de dos
millones de muertes prematuras anuales son atribuibles a los efectos de la
contaminación del aire en espacios abiertos urbanos y en espacios cerrados. Más
del 50% de esta carga de enfermedad recae en las poblaciones de los países en
vías de desarrollo.
De lo expuesto se
deriva que la calidad del aire urbano enfrenta a numerosos, diversos y
complejos problemas y por lo tanto, es objeto de estudio para diferentes
disciplinas, que deben complementarse.
Aire
El aire es una
mezcla homogénea de gases que constituye la atmósfera terrestre, que permanecen
alrededor del planeta Tierra por acción de la fuerza de gravedad. El aire es
esencial para la vida en el planeta. Es una combinación de gases en proporciones
ligeramente variables, compuesto por nitrógeno (78 %), oxígeno (21 %),y otras
sustancias (1 %), como ozono, dióxido de carbono, hidrógeno y gases nobles
(como kriptón y argón).
Definición de
contaminación del aire
Es la presencia en la atmósfera de ciertas sustancias que
alcanzan concentraciones lo suficientemente altas sobre el nivel normal, que
ocasionan efectos adversos en el hombre, los animales y el clima.
La Ley Nacional 20284/73
de preservación del recurso aire define a la contaminación del aire como: “…la
presencia en la atmósfera de cualquier agente físico, químico o biológico o de
combinaciones de los mismos en lugares, formas y concentraciones tales que sean
o puedan ser nocivos para la salud, seguridad o bienestar de la población, o perjudiciales
para la vida animal y vegetal, o impidan el uso y goce de las propiedades y lugares
de recreación”.
Clasificación de
los contaminantes
Los contaminantes químicos primarios se vierten directamente
a la atmósfera, están compuestos mayoritariamente (más del 90%) por NOx, CO,
COVs y material particulado en suspensión (MP).
• Gases inorgánicos (SO2, SH2, NOx, CO,
CO2)
• Metales pesados (Pb, Cr, Cu, Mn, V,
Ni, As, Cd, Hg)
• Compuestos halogenados (HCl, Cl2, HF)
• Sustancias minerales (asbestos,
amiantos)
• Compuestos orgánicos: volátiles
(COVs), hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs)
• Compuestos orgánicos azufrados
(mercaptanos)
• Compuestos orgánicos halogenados
(PCBs, dioxinas, furanos)
• Sustancias radioactivas
• Aerosoles (partículas sólidas y
líquidas)
Los contaminantes
secundarios se forman en la atmósfera
• Ozono
• Oxidantes fotoquímicos
• Sulfatos / ácido sulfúrico
• Nitratos / ácido nítrico
Contaminantes
Prioritarios o Criterio (US EPA, Agencia Ambiental de EEUU)
• Monóxido de carbono (CO)
• Óxidos
de nitrógeno (NOx)
• Material particulado (MP)
• Ozono (O3)
• Dióxido de azufre (SO2)
Compuestos no
Cancerígenos
Admiten la
existencia de algún nivel de emisiones y contaminación permisibles o aceptado lo
suficientemente bajos de manera tal que no causen efectos significativos en la salud
de la población o el ambiente. Referencia a niveles guía.
Estos niveles de
concentración admitidos se encuentran regulados por la normativa vigente y son
conocidos como parámetros de calidad del aire.
Compuestos
Cancerígenos
El nivel de
efectos por ellos generado se calcula en función de varios factores, entre
ellos su concentración, como incremento de probabilidad de desarrollo de
cáncer. No se hace referencia a niveles guía, sino de unidad de riesgo.
Unidad de riesgo:
riesgo adicional de contraer cáncer durante una vida en una población hipotética
cuyos individuos estén expuestos continuamente desde que nacen a una
concentración de 1 μg/m3 del contaminante del aire que respiran.
A este grupo
pertenecen el benceno, el percloroetileno, el formaldehído, (benzo(a)pireno,
benzo(a)antraceno,
benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno y 3-metilcolantreno, entre los más
usuales en aire urbano.
¿Cómo se liberan
los contaminantes en el aire?
Los contaminantes
son liberados en el aire por un fuente: natural (volcanes, incendios, tormentas
de arena, etc) o antropogenica (industria, trafico, calefacciones, etc), en un
proceso conocido como emisión.
La emisión es la
concentración de contaminantes que vierte un foco determinado. Se mide a la
salida del foco emisor.
Una vez en la atmósfera sufren una serie de fenómenos como:
Desplazamiento:
por acción de las corrientes de aire en la atmósfera, teniendo en cuenta la
vida media del contaminante, estos pueden recorrer grandes distancias más allá
del foco emisor.
Dilución: en la atmósfera los contaminantes
encuentran un espacio abierto en el que se difunden y expanden, disminuyendo la
concentración inicial en la que se encontraban en el foco emisor.
Acumulación: aquellos contaminantes con baja
capacidad de reacción pueden acumularse en la atmosfera aumentando su
concentración de forma progresiva.
Transformación: con el paso del tiempo y el efecto
combinado de los factores meteorológicos, los contaminantes emitidos se
transforman. En muchas ocasiones esta transformación supone una degradación del
contaminante, propio de la capacidad de asimilación del medio. En otras
ocasiones esta transformaciones supone la generación de otros contaminantes,
denominados contaminantes secundarios (tales como el ozono y los acidos
sulfúrico y nítrico, que dan lugar a la lluvia acida).
Video "lluvia acida".
Categorías de
Fuentes de Contaminantes
·
Fuentes
puntuales (también conocidas como fuentes estacionarias o fijas): Una
fuente puntual se refiere a una fuente en un punto fijo, con ubicación
georeferenciable.
Existe una gran cantidad y variedad de fuentes estacionarias de
contaminación del aire: plantas de energía, industrias químicas, refinerías de
petróleo, fábricas, etc.
Según la industria o proceso específico, estas fuentes pueden
emitir uno o varios contaminantes criterios (partículas con menos de 10 y 2,5
micrómetros de diámetro) del aire además de muchos otros contaminantes
peligrosos.
Una de las mayores preocupaciones
en todo el mundo, es la emisión de contaminantes como el dióxido de azufre
(SO2) y material particulado (MP) en la generación de energía eléctrica, pues
su proceso involucra la combustión de grandes cantidades de combustibles fósiles.
Las industrias químicas, entre otras son responsables de emitir muchos
contaminantes peligrosos como los compuestos orgánicos volátiles (COVs).
·
Fuentes de área: Las fuentes de área se
refiere a una serie de fuentes pequeñas, numerosas y dispersas, que no pueden
ser incluidas de manera eficiente en un inventario de fuentes puntuales, pero
que en conjunto pueden afectar la calidad del aire en una región, por ejemplo:
el uso de madera para cocinar o calentar la casa, las imprentas, las estaciones
de servicio, y las tintorerías, etc.
Desde la perspectiva del monitoreo, en estas fuentes se
determinan parámetros de inmisión, y como tal son analizados en estudios de la
contaminación zonal o regional, incluyendo las fuentes estacionarias y las
móviles (inventario de fuentes).
·
Fuentes móviles: Las fuentes móviles
incluyen a las diversas formas de transporte tales como automóviles, camiones y
aviones, etc. Son fuente de CO, NOx, COVs y MP. La principal fuente móvil de
contaminación del aire es el transporte terrestre por la cantidad siempre
creciente de vehículos, y de ellos los motores gasoil por su mayor emisión de material
particulado.
Los programas para el control de emisiones de automóviles, como
el programa de verificación vehicular y el uso de convertidores catalíticos,
han contribuido con la reducción de la cantidad de contaminantes del aire. Un
aporte también significativo se ha por aplicación de normas que especifican la
calidad del combustible de los automóviles y límites de emisiones de vehículos
nuevos y en circulación, también han contribuido a una mayor eficiencia y
menores emisiones.
·
Fuentes Naturales: Además de las actividades
humanas, los fenómenos naturales y la vida animal y vegetal pueden aportar
cantidades relevantes de contaminantes al aire. Se reconocen dos fuentes
naturales significativas, que son comúnmente consideradas en los inventarios de
emisiones atmosféricas:
Emisiones Biogénicas. Conjunto de emisiones de origen vegetal,
que varía en su composición según las especies consideradas, consistentes en
distinto tipos de COVs, tales como terpenos, alcoholes, aldehídos y cetonas.
Emisiones de Suelos. El óxido nitroso (N2O) es producido
naturalmente en los suelos como parte de los procesos de desnitrificación
(eliminación microbiológica del nitrógeno del suelo). Dicha emisión se
incrementa en zonas agrícolas debido al uso de fertilizantes nitrogenados. Las
emisiones de NOx provenientes de los suelos constituyen un 16% de la cantidad
global de NOx en la tropósfera.
Ejemplos de
fuentes naturales de menor peso cuantitativo son los relámpagos (NOx), la actividad
volcánica y geotérmica (SO2 y MP), los incendios forestales (CO2, CO, NOx, MP) y
distintas fuentes generadoras de CH4, tales como las colonias de termitas, el
ganado y los pantanos (degradación anaeróbica). En este grupo también
contribuyen de manera significativa al contenido en MP los aerosoles marinos,
el polen y las esporas fúngicas, cuyo peso relativo varía en los distintos
ambientes.
Compuestos
Particulares
Compuestos
Orgánicos Volátiles (COVs)
Definición
Comprende
diferentes tipos de compuestos orgánicos volátiles, básicamente los hidrocarburos
y sus derivados, incluyendo diversas familias de compuestos alifáticos
(saturados e insaturados) y aromáticos. Podemos encontrar n-alcanos,
cicloalcanos, terpenos, hidrocarburos aromáticos y compuestos halogenados.
En función de su
relevancia como precursores del ´smog´ fotoquímico, COVs queda definido por
exclusión como aquellos compuestos del carbono que no son el monóxido de
carbono, el dióxido de carbono, el ácido carbónico, los carburos metálicos o
los carbonatos, que participan en reacciones fotoquímicas atmosféricas; anexando
un listado exhaustivo del conjunto de compuestos con reactividad fotoquímica
(CFR, 2004).
Características
Son contaminantes
primarios del aire. Muchos evolucionan transformándose en contaminantes secundarios
(oxidantes fotoquímicos). Representan hasta un 16% del total de los
contaminantes atmosféricos más frecuentes.
El metano es uno
de los presentes en mayor cantidad, por tal motivo suelen ser divididos en dos
grupos: metano y compuestos orgánicos volátiles no metánicos (NMOCs).
Material Particulado
en Suspensión en Aire (MP)
Dos grandes
categorías:
·
SEDIMENTABLE: partículas mayores a 100 μm.
·
EN SUSPENSIÓN: partículas menores a 100
μm.
El límite inferior
de visibilidad del ojo es ligeramente inferior a los 100 μm.
Otras
denominaciones habituales para las partículas atmosféricas:
·
Aerosol: conjunto de partículas, sólidas
o líquidas dispersas en el aire.
·
Polvo y hollín para referirse a
sólidos.
·
Neblina y niebla para designar una
elevada concentración de gotas de agua.
Productos derivados.
Polvo: suspensión
de partículas sólidas de forma irregular que proceden de diferentes procesos de
disgregación de materiales.
Niebla: suspensión
de pequeñas gotas líquidas originadas por la condensación de vapor de agua
sobre partículas higroscópicas suspendidas en el aire (núcleos de condensación).
Humo industrial:
suspensión de partículas sólidas o líquidas debidas a la condensación de vapores
producidos en procesos industriales.
Humo de
combustión: conjunto formado por partículas sólidas o líquidas residuales
procedentes de procesos de combustión (cenizas).
Bruma: suspensión
de pequeñas gotas líquidas, originadas por condensación de vapores o
evaporación de aceites esenciales de vegetación (visibles a simple vista).
Fuentes de MP:
Más del 80% tienen
un origen natural:
Aerosoles marinos
Arrastre de polvo
por el viento
Incendios
forestales
Erupciones
volcánicas
Pólenes
Microorganismos
Partículas
gruesas:
Compuestas por
sustancias de origen mineral, la composición química de las mismas incluye silicatos
y elementos como aluminio, potasio, hierro, calcio, otros del grupo alcalino-térreos
y otros de transición. También se han encontrado en esta fracción cantidades importantes
de compuestos orgánicos y algunos carbonatos.
Partículas finas:
·
Las partículas finas tienen tiempos de
vida media (días o semanas) mayores que las partículas gruesas (minutos a
horas).
·
Tienden a dispersarse de manera más
uniforme a lo largo de un área determinada o región geográfica.
·
Las partículas finas pueden dispersarse
entre 100 y 1.000 km, las partículas gruesas sólo pueden viajar una distancia
menor a 10 km.
·
Contiene considerables cantidades de
sulfatos, amonio, nitrato, carbón elemental, y compuestos orgánicos
condensados.
·
Una gran variedad de compuestos
orgánicos e inorgánicos se encuentran adsorbidos en la superficie de las partículas,
especialmente en las más finas, debido a su mayor área superficial (compuestos
carcinogénicos como algunos hidrocarburos aromáticos policíclicos, y metales pesados
tales como el arsénico, selenio, cadmio, y zinc).