Contaminación de la Atmósfera

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  • 1. CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
  • 2. 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.
  • 3. ORIGEN DE LOS Contaminantes ATMOSFÉRICOS 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 Tabla 2. Principales fuentes naturales de emisiones primarias Fuentes antropogénicas Contaminantes Dióxido de azufre,Hidrocarburos volátiles,Partículas carbonosas,Anhídrido Fijas Procesos industriales sulfuroso,Oxidos de nitrógeno (NOx),Dióxido de carbono (CO2)Metales pesados Monóxido de carbono (CO),Oxidos de Quema de combustibles fósiles (vehículos), Móviles nitrógeno (NOx), Aeronaves Hidrocarburos (HC),Compuestos de plomo. Tabla 4. Principales fuentes antropogénicas de emisiones primarias
  • 4. PORCENTAJES DE Contaminantes ATMOSFÉRICOS Tabla 3. Porcentaje de emisión de los contaminantes Producción Gas Producción natural antropogénica NOx 88,7% 11,3% CO 90,6% 9,4% SO2 55,6% 43,7% HC 84,5% 15,5%
  • 5. Tipos de contaminantes en la atmósfera Sustancias químicas: 1. Contaminantes primarios: sustancias químicas emitidas a la atmósfera por distintas fuentes, identificables. 2. Contaminantes secundarios: formados por reacciones químicas en la atmósfera, a partir de los contaminantes primarios. Formas de energía: • Radiaciones ionizantes. • Radiaciones no ionizantes. • Ruido.
  • 6. Contaminantes primarios de la atmósfera Contaminante Tipo Origen Partículas: polvo, aerosoles, P2,5, P10 (polvo en Erosión eólica, incendios, combustiones, Humos, nieblas suspensión) canteras ,minas, obras, incineraciones Partículas finas , medias y sedimentables Compuestos de azufre: SO2 y Gases incoloros Erupciones volcánicas, combustiones SO3. vehículos e industriales Compuestos de nitrógeno: Gases incoloros excepto el N2O: Desnitrificación del suelo. N2O, NO y NO2 NO2 Oxidaciones del N2 en combustiones y oxidación fotoquímica Óxidos de carbono: CO y CO2 Gases incoloros: el CO es CO: Oxidaciones de metano, combustiones muy tóxico. incompletas, refinerías, transportes CO2: oxidación del CO Compuestos orgánicos: Gases a temperatura Automóviles, incendios, refinerías y el CH4 en hidrocarburos y compuestos ambiente. pantanos, arrozales y pozos petrolíferos. orgánicos volátiles Dioxinas y furanos: Gases contaminantes Combustión de residuos en las incineradoras químicos muy tóxicos Compuestos halogenados: Cl2, Gases tóxicos e irritantes, Cl automóviles, HF industrias de vidrio y HCl, HF, CFC excepto los CFCs cerámica, HCl industrias de aluminio, CFCs como aerosoles e industrias de refrigeración. Metales pesados: De densidad alta, muy Pb a partir de automóviles, Cd en metalurgia, tóxicos, no degradables. Hg minería de carbón y agricultura
  • 7. TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS EN FUNCIÓN DE SU DIÁMETRO
  • 8. Emisiones de dióxido de carbono en el Mundo, por toneladas
  • 9. 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/m ; ** mg/m Fuente: Proyecto EMECAM. 3 3.
  • 10. NIVELES DE INMISIÓN DE LOS NOX EN MADRID 700 650 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1 183 365 547 729 911 1093 1275 1457 1639 1821 2003 2185 Enero 1995 - diciembre 2000
  • 11. % Z. D istr ito (H a ) PST < 10µ NO2 O3 verdes C e n tro 5 2 3 ,7 3 1 2 .0 4 36 75 19 A r g a n zu e la 6 5 5 ,2 1 1 5 .2 2 3 6 .5 66 28 R e tiro 5 3 7 ,8 3 2 8 .0 7 36 70 24 S a la m a n ca 5 4 0 ,9 3 7 .4 4 3 5 .3 6 9 .3 2 6 .3 C h a m a rtín 9 1 9 ,5 7 6 .0 6 33 66 2 7 .5 T e tu á n 5 3 7 ,3 1 1 0 .0 9 37 71 25 C ham berí 4 6 9 ,2 2 5 .8 2 3 7 .5 57 2 7 .5 F uenc. – E . P . 2 4 .3 4 5 ,2 6 2 .4 5 40 58 34 M o n c lo a 4 .4 9 2 ,8 4 5 .5 7 3 3 .6 5 6 .6 33 L a tin a 2 .5 4 3 6 .6 0 32 60 26 C a ra b a n ch e l 1 .4 0 9 1 1 .6 5 51 88 19 U se r a 770 2 2 .6 1 37 57 32 P . V a lle c a s 1 .4 8 9 1 7 .6 2 34 51 31 M o ra ta la z 6 3 4 ,4 2 1 9 .2 6 32 54 32 C iu d a d L in ea l 1 .1 3 6 8 .5 9 33 51 33 V illa v e r d e 2 .0 2 9 6 .5 7 47 64 24 V . V a lle c a s 5 .1 5 6 1 .0 4 51 61 22 S a n B lá s 2 .1 8 1 5 .6 2 33 58 18 T o ta l 5 0 .3 6 9 6 7 4 .9 1133 4 8 1 .3
  • 12. C O N C E N T R A C IÓ N D E N O X Y O Z O N O E N A L G U N O S M U N IC IP IO S D E L A C O M U N ID A D D E M A D R ID M u n icip io M ed ia d iaria N O 2 M ed ia d iaria O 3 M áxim o d iario O 3 M ad rid 83 31 71 A lcalá 50 60 149 A lcob en d as 56 40 99 F u en lab rad a 60 39 110 M óstoles 57 44 103
  • 13. NIVELES DE EMISIÓN DE LOS NOX EN EUROPA
  • 14. Contaminantes químicos y salud EXPOSICIÓN DE LA POBLACIÓN AL O3 Concentración Exposición 0h 7h 9h 18 h 20 h 24 h EVOLUCIÓN DIARIA DEL OZONO
  • 15. EVOLUCIÓN ANUAL DEL OZONO E V O LU C IÓ N D IA R IA D E L O Z O N O E N M A D R ID 3 µ g /m A Ñ O 2003 100 80 60 40 20 0 ENE. IF E B . I MAR. I ABR. I MAY. I JU N . I JU L . I A G O . I S E P . I O C T . I N O V . I D IC . I
  • 16. Contaminantes químicos y salud
  • 17. Contaminantes y salud A la izquierda , tejido pulmonar normal. A la derecha tejido de un enfermo de enfisema
  • 18. Contaminantes químicos y salud SO2: Broncoconstricción en asmáticos Disminución de la depuración pulmonar Aumento de infecciones: Bronquitis y Neumonía Irritación en mucosas y en los ojos NOx: Disnea Aumento de sensibilidad en asmáticos Aumento de infecciones: Bronquitis y Neumonía Irritaciones oculares O3: 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
  • 19. Contaminantes secundarios de la atmósfera Contaminante Tipo Origen Tióxido de azufre: SO3. Gas incoloro A partir de SO2. Reacciona con el ión hidroxilo en la atmósfera y forma sulfúrico Trióxido de nitrógeno: Gas oxidable Oxidación de NO2 con ozono NO3 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: El ozono es un gas muy Erupciones volcánicas, reacciones ozono troposférico (O3) y oxidante al igual que el fotoquímicas con otros contaminantes, Nitrato de peroxiacetilo PAN descargas eléctricas. (PAN)
  • 20. 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. Poder de penetración de las ondas Origen natural y antrópico: electromagnéticas actividades médicas, escapes nucleares, investigación, etc. Provocan malformaciones genéticas y cáncer.
  • 21. 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 Representación de las longitudes de onda en función de sus frecuencias o longitudes de onda. Los efectos dependen de la intensidad Las más energéticas serán las de menor longitud del campo magnético y del tiempo de exposición Producen estrés, ansiedad, dolor de cabeza, insomnio, aumento de la temperatura y trastornos hormonales
  • 22. Campos electromagnéticos de baja frecuencia (50 Hz) Aparato A una A una A una eléctrico distancia de distancia de distancia de 3 cm (µT) 30 cm (µT) 1 m (µT) Secador de 6 – 2000 0,01 – 7 0,01 – 0,03 pelo Máquina de 15 – 1500 0,08 – 9 0,01 – 0,03 afeitar T= teslas, medida eléctrica Aspiradora 200 – 800 2 – 20 0,13 – 2 del campo Luz 40 – 400 0,5 – 2 0,02 – 0,25 magnético fluorescente Horno de 73 – 200 4 – 8 0,25 – 0,6 microondas Radio portátil 16 – 56 1 < 0,01 Horno 1 – 50 0,15 – 0,5 0,01 – 0,04 eléctrico 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 2,5 - 50 0,04 – 2 0,01 – 0,15 color 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.
  • 23. Radiaciones ionizantes y no ionizantes 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.
  • 24. 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.
  • 25. 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.
  • 26. 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.
  • 27. Dispersión de contaminantes 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 Isla de calor
  • 28. Contaminación atmosférica local 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
  • 29. PROCESOS DE FORMACIÓN DEL OZONO TROPOSFÉRICO • (1) NO2 + luz → NO+ O • (2) O +O2 → O3 • (3) NO +O3 → NO + O2 2 Si no hay hidrocarburos no se acumula ozono porque el ciclo de formación y destrucción del mismo no se desequilibra.
  • 30. Reacciones químicas del smog fotoquímico 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.
  • 31. 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.
  • 32. Contaminación a nivel regional Reacciones del ión hidroxilo con distintos contaminantes. 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.
  • 33. 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 Algunos países muy piedra caliza se deterioran industrializados “exportan” (“mal de la piedra”) contaminantes y lluvia ácida a desapareciendo en muchos otros países. España envía su casos los ornamentos de los contaminación a Francia y edificios. Alemania a Dinamarca y Noruega
  • 34. EFECTOS GLOBALES AGUJERO DE OZONO Evolución del agujero antártico
  • 35. 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.
  • 36. Causas de la destrucción del ozono Los 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
  • 37. 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.