Proyecto go3 ozono español

  • 408 views
Uploaded on

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
No Downloads

Views

Total Views
408
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1

Actions

Shares
Downloads
81
Comments
0
Likes
1

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. El proyecto “Global Ozone Project” 1
  • 2. Módulo 1 – El Ozono 2
  • 3. Lección 1 – Fundamentos de la contaminación atmosférica 3
  • 4. Lección 1 :Objetivos Al final de esta lección, los alumnos deberán poder: • Definir los seis principales contaminantes del aire regulados en la legislación • Identificar la diferencia entre el ozono estratosférico y el ozono troposférico • Citar las cinco capas de la atmósfera 4
  • 5. Composicion del aire y definición de contaminación del aire Contaminación del aire (por gases): presencia en el aire de cualquier gas de origen antropogénico en cantidad suficiente para provocar un cambio sensible en su composición Composición del aire en la troposfera 5
  • 6. Contaminación + climatología estable = agravamiento de efectos 1948 en Donora, PA 1952 en Londres, UK La columna de Nelson entre el smog de 1958 Este episodio de cotaminación causó la muerte de 20 personas, y la mitad de los 14.000 habitantes de la población enfermaron a causa de emisiones industriales agravadas por una climatología estable. La columna de Nelson hoy Este episodio de contaminación causó la muerte de 4.000 personas y la enfermedad de 100.000 más,a causa de emisiones industriales y urbanas agravadas por una climatología estable. 6
  • 7. La Clean Air Act de los EEUU • Después de la mortalidad por episodios de contaminación en USA en 1947, se estableció la urgente necesidad de regular la calidad del aire para evitar que estos episodios no volvieran a ocurrir. La primera Clean Air Act fue ratificada en los Estados Unidos en 1963. • LA Clean Air Act of 1970 dió a la “US Environmental Protection Agency (EPA)” la autoridad para regular la contaminación, identificandose seis contaminantes prrioritarios para su vigilancia y control: – Monóxido de carbono (CO) – Plomo (Pb) – Dióxido de nitrógeno (NO2) – Particulas en suspensión (PM2.5 and PM10) – Ozono (O3) 7
  • 8. Índice de calidad del Aire – Es una medida global de la calidad del aire, generalmente publicada en los informes climatológicos , y que se basa en las cantidades de esos seis contaminantes presentes en el aire. Existen seis niveles de calidad al respecto: 8
  • 9. Ejemplos de fuentes de cada uno de los seis principales contaminantes O3 – Ozono (se explicará luego en la lección 2) NO2 –Dióxido de Nitrógeno (se explicará en la lección 2) Ozono: Formado por interacción de la luz del sol, con contaminantes como óxidos de nirógeno, NOx, monóxido de carbono, CO y otros compuestos volátiles orgánicos, VOC CO –Monoxido de Carbono (se explicará luego en la lección 2) Emisiones de coches: Los coches emiten CO y NO durante el funcioamiento del motor, lo que produce que el NO, producido en la combustión, llege a la atmósfera convertido en NO2 Emisiones e coches Los coches emiten NO, producido durante la combustion, llega al aire convertido en NO2 Centrales térmicas Centrales térmicas 9
  • 10. Examples of Sources for Each of the Six Priority Air Pollutants, Continued PM2.5,10 – Partículas y humo Pb – Plomo SO2 – Dióxido de azufre Tubos de escape y centrales térmicas Fundiciones de hierro y otras industrias Centrales térmicas Incendios Road Dust Antes de ser prohibida,,la gasolina con plomo era la principal fuente de plomo en el aire 10
  • 11. La diferencia entre el ozono estratosférico y el ozono troposférico Recuerda: el ozono es “malo” en la troposfera y “bueno” en la estratosfera 11
  • 12. Las capas de la atmósfera 12
  • 13. Lección 2 – La formación de ozono en la troposfera 13
  • 14. Lección 2: Objetivos Al final de la lección 2, los alumnos deberán ser capaces de: • Definir los términos “contaminante primario” y “contaminante secundario”. • Enumerar los contaminantes primarios que originan la formación de ozono a nivel del suelo y describir el rol de la luz del sol en el proceso. • Describir el papel que desempeñan las condiciones meteorológicas en la formación y transporte del ozono a nivel del suelo. 14
  • 15. Lección 2: Actividades • El efecto del ozono en un limón y cómo se forma neblina. • Visitar la página web de datos del proyecto GO3 o visitar la página web de AIRNow y completar la hoja de trabajo. 15
  • 16. Contaminantes primarios y secundarios Loa contaminantes primarios son emitidos directamente sus fuentes y causan daños en la misma forma química en que son emitidos. Ejemplos de contaminantes primarios son el SO2 y el CO2 Por el contrario, los contaminantes secundarios resultan de la interacción de los primarios con otros contaminantes presentes en el aire, tras ser emitidos desde sus fuentes Ejemplos de contaminantes secundarios son el ozono y la lluvia ácida. 16
  • 17. La formación del ozono Los ingredientes para formar ozono troposférico son: Carbono en forma de CO o VOCs Óxidos of nitrógeno (NOx) Radiación solar (hv) CO + OH → CO 2 + H H + O 2 → HO 2 HO 2 + NO → OH + NO 2 NO 2 +hv → NO + O O + O2 → O3 Ne t: CO + 2 O 2 → CO 2 + O 3 Compuestos orgánicos volátiles (VOC’s): Compuestos químicos conteniendo carbono que en condiciones normales se encuentran en fase de vapor y se introducen en la atmósfera. Algunos ejemplos son en metano (CH4), los vapores de gasolina y los vapores de los disolventes de las pinturas. 17
  • 18. El papel del NO2 y la luz solar en la formación del ozono Examinemos con detalle los pasos 4 y 5 del proceso: 1. 2. 3. 4. 5. CO + OH → CO 2 + H H + O 2 → HO 2 HO 2 + NO → OH + NO 2 NO 2 +hv → NO + O O + O2 → O3 Paso 4: La luz solar rompe el enlece entre el nitrógeno y el oxígeno N O O Paso 5: el oxígeno atómico encuentra inmediatamente una molécula diatómica de oxígeno para formar ozono N O Es por ello por lo que la luz solar es indispensable para formar ozono + O = O2 18 O3
  • 19. Fuentes naturales y antropogénicas gé po o ntr bre A m ho = ico n d us a Ca op l re o Naturales Antropogénicas Las fuentes necesarias para la formación de ozono son tanto naturales como antropogénicas. El delicado balance de compuestos químicos en la atmósfera se ha desarrollado durante millones de años. Hay dos principales razones por las que la actividad humana está afectando negativamente al medio ambiente: 1.Las actividades humanas alteran este delicado balance, lo que causa que los contaminantes actúen de diferente manera a la que lo harían de forma natural. 2.Las fuentes naturales de los contaminantes están distribuidas por todo el planeta; sin embargo, la contaminación humana está concentrada en pequeñas áreas. Por otra parte, las fuentes naturales han estado emitiendo a la atmósfera durante miles de años, creando este balance de componentes a lo largo del tiempo. 19
  • 20. La concentración de NOx en la atmósfera es un “interruptor químico”, un ejemplo de cómo la actividad humana altera el balance. Bajo NOx O3 O2 Producción de ozono = OFF (el ozono se destruye) La reacción con CO a bajas concentraciones de NOx en la atmósfera, da lugar a que la reacción total produzca la destrucción del ozono CO + OH → CO 2 + H H + O 2 → HO 2 HO 2 + NO → OH + NO 2 HO 2 +O 3 → OH + 2O 2 Ne t: CO + O3 → CO 2 + O 2 Alto NOx O3 O2 Ozone Production = ON La reacción con CO a altas concentraciones de NOx en la atmósfera, da lugar a que la reacción total produzca la formación del ozono CO + OH → CO 2 + H H + O 2 → HO 2 HO 2 + NO → OH + NO 2 NO 2 +hv → NO + O O + O2 → O3 Ne t: CO + 2 O 2 → CO 2 + O3 20
  • 21. Tipos de fuentes antropogénicas Puntuales – están muy concentradas en un punto Centrales térmicas Superficiales – están más difuminadas Ganado (CH4) Lineales – pueden dividirse en dos categorías En carreteras Fuera de ellas Aviones Coches, camiones Maquinaria de construcción Gasoductos Pinturas y recubrimientos 21 otros
  • 22. Video sobre VOC’s Normalmente no podemos ver muchos de los contaminantes emitidos a la atmósfera. Este video muestra los vapores (VOC’s) que se emiten cuando se reposta combustible. Hacer click en este link para ver el video: 22 http://www.go3project.com/network/JohnBirks/videos/10
  • 23. Distribución de las fuentes antropogénicas de monóxido de carbono (CO) Distribución de las fuentes de CO Emisiones de CO en toneladas por milla cuadrada en los EE.UU. 23
  • 24. Distribución de las fuentes antropogénicas de óxidos de nitrógeno carbono(NOx) Distribución de fuentes de NOx Emisiones de NOx en toneladas por milla cuadrada en EE.UU. 24
  • 25. Distribución de las fuentes antropogénicas de Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC’s) Distribución de fuentes de VOC Emisiones de de VOC en toneladas por milla cuadrada en EE.UU. 25
  • 26. Fuentes naturales y antropogénicas de CO Total naturales = 540 Tg C/año Naturales Total Antropogénicas = 520 Tg C/año Antropogénicas 26
  • 27. Un momento: ¿qué significa “contaminación natural”? Los árboles emiten VOCs, luego ¿son por lo tanto contaminantes? mmmm…el olor de los pinos Los árboles emiten VOCs por varias razones • Para repeler insectos y animales dañinos. • Para atraer agentes de polinización. • Como respuesta al estrés Los árboles emiten emiten VOCs en forma de isopreno y monoterpenos, lo que origina su olor característico Isopreno 27
  • 28. A lo largo de la Historia, se han justificado las fuentes antropogénicas de contaminación comparándolas con las naturales En 1980 y 1981, el Presidente de los EE.UU. Ronald Reagan afirmó que los árboles contaminan más que los humanos, y dijo textualmente que: • “Los árboles contaminan más que los coches.” • “Aproximadamente el 80% de la contaminación atmosférica proviene de hidrocarburos emitidos por la vegetación, por lo que no debemos hacer un sobreesfuerzo en establecer límites y controlar las emisiones antropogénicas” ¿Estaba en lo cierto? Si nos fijamos en la totalidad Si nos fijamos en una parte de las reacciones químicas, SÍ ellas, NO 1. 2. 3. 4. Sin los óxidos de nitrógeno emitidos por el hombre, la mayoría de los VOC’s emitidos por los árboles no formarías ozono. Los VOCs emitidos de forma natural se distribuyen por todo el mundo, al contrario de la concentración existente en las zonas donde se encuentran las fuentes antropogénicas. Los árboles ayudan a depurar el aire absorbiendo contaminantes como ozono, monóxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y partículas. Algunas especies de árboles producen casi tanto ozono como el que absorben. De nuevo, las fuentes antropogénicas de NOx hacen que se cree un exceso de ozono a partir del los VOCs emitidos por los 28 árboles.
  • 29. Cómo afecta la climatología a la formación y al transporte del ozono 29
  • 30. El transporte del ozono por el viento Las áreas rurales pueden sufrir concentracione altas de ozono, que es transportado por el viento desde grandes ciudades Los modelos de dispersión pueden ayudar a comprender esta situación: el gráfico de abajo obtenido de uno de estos modelos matemáticos muestra el transporte de contaminantes desde tres fuentes diferentes 30
  • 31. Haga click en la visualización del transporte del ozono para ver una película de cómo el viento afecta a la concentración de ozono Contaminacion proveniente de la costa NE de los EEUU Hacer click en la imagen para ver la animación (se necesita tener descargado un reproductor de video para ello) 31
  • 32. Análisis del Transporte de Ozono mediante flechas de velocidad y dirección de viento Este mapa muestra las fuente puntuales de NOx en ton/año Esta mapa muestra la velocidad y dirección del viento sobrepuestas en el mapa de fuentes puntuales (el tamaño de la flecha indica la velocidad del viento, un mayor tamaño de la flecha indica mayor velocidad de l viento) El gráfico mostrado corresponde a los día de mayor concentración de ozono en los EEUU. 32
  • 33. Efectos de la humedad y la temperatura en la formación de ozono Recapitulemos las reacciones química que suceden durante la formación del ozono OH. Es el Radical Hidroxilo y se forma a partir de la humedad del aire. A medida que aumenta la humedad, los radicales OH son más abundantes, y más ozono se producirá a partir de allos, por ello: CO + OH . → CO 2 + H H + O 2 → HO 2 HO 2 + NO → OH + NO 2 NO 2 +hv → NO + O O + O2 → O3 Humedad Ne t: CO + 2 O 2 → CO 2 + O 3 Ozono Un aumento de la temperatura hace que estas reacciones se aceleren, es decir que Temperatura Ozono 33
  • 34. El ozono y la la lluvia Lluvia = Nubes = = Menos luz y rayos UV Menos ozono • La concentración de ozono en el aire no disminuye significactivamente por la lluvia en sí, sino que lo hace debido a las nubes. Las nubes tapan el sol y reducen la cantidad de luz necesaria para formar ozono. • A diferencia del ozono, SO2 and NO2 son solubles an agua y reaccionan con gotas de lluvia para formar ácido sulfúrico y nítrico, respectivamente, lo que se conoce como lluvia ácida. 34
  • 35. El Ozono y las estaciones Cuando la luz del Sol impacta en la tierra con un ángulo de 26.5 grados en invierno (como se aprecia en la figura), estos rayos no son fuertes : este diagrama muestra los ángulos típicos de impacto en los estados del NE de EEUU. • • • La concentración de ozono es afectada a menudo por las estaciones del año. Esto se debe a la posición del sol en el cielo y al ángulo al que los rayos UV impactan sobre la superficie. Tambien influye la posición del punto de impacto, ya que la posición dle sol en el cielo no cambia mucho a latitudes cercanas al Ecuador. Esto es por lo que hace calor allí durante todo el año. PREGUNTA: A qué latitudes está más afectada la formación de ozono en el 35 invierno?
  • 36. La inversión térmica puede atrapar la contaminación del aire a nivel del suelo En situación normal, el aire caliente sube Durante la inversión térmica, el aire frío permacece cerca del suelo, por que el aire frío es más denso y se encuentra mejor allí. La dispersion de 36 los contaminantes es entonces imposible.
  • 37. Lección 3 – Los efectos del ozono troposférico 37
  • 38. Lección 3: Objetivos Al final de la lección 3, los estudiantes deberán poder: • Describir los efectos del ozono troposférico en seres humanos y plantas. • Identificar al ozono como un gas de efecto invernadero. • Enumerar tres vías para eliminar el ozono troposférico. 38
  • 39. Lección 3: Actividades • El experimento de la tira de caucho • Plantas sensibles al ozono y plantas resistentes al ozono. 39
  • 40. Los ciclos y efectos de la contaminación ambiental 40
  • 41. Efectos del Ozono en los pulmones El ozono puede inflamar los pulmones cuando es inhalado…. ….lo que es particularmente dañino para personas que padecen de asma, ya que la inhalación de ozono les puede provocar un ataque de asma 41
  • 42. El ozono y el Índice de Calidad del Aire (AQI) El AQI es un parámetro que aparece en los periódicos y en los informes meteorológicos o medioambientales y que indica la calidad del aire. Si el contaminante principal es el ozono, se puede estimar su concentración en el aire en ppb a partir del AQI. Ir a http:// airnow.gov/index.cfm?action=aqi_calc.aqi_conc_calc para realizar el cálculo. Este valor es la media de la concentración de ozono en 8 horas. 95 ppb) 42
  • 43. El ozono y la visibilidad El ozono produce frecuentemente zonas de baja visibilidad en lugares donde su concentración es alta, como se muestra a continuación. Hacer click en este link para ver la evolución de la visibilidad con el ozono http://www.outdoors.org/conservation/mountainwatch/aq.cfm 43
  • 44. Los efectos del ozono en las cosechas 15 ppb 80 ppb 100 ppb En su estudio, David A. Grantz y Anil Shrestha expusieron plantas de algodón a varios niveles de ozono atmosférico y determinaron sus efectos en el crecimiento de las plantas. Este gráfico muestra la reducción de las cosechas de varias plantas en función de la concentración deozono. PREGUNTA: ¿Qué planta es la más sensible de todas? 44
  • 45. Cómo penetra el ozono en las plantas Estoma abierto Estoma cerrado Los daños causados por el ozono aparecen como puntos negros en la superficie superior de la hoja y entre las venas. 1. La planta abre y cierra sus estomas en su actividad normal, para intercambiar agua y CO2. Los estomas siempre se cierran cuando hay sequía, o cuando la planta no tiene suficiente agua. 2. Cuando los estomas están abiertos, el ozono puede penetrar en la planta. 3. Cuando la planta detecta que el ozono está penetrando por los estomas junto con el dióxido de carbono, los cierra para evitar que entre más ozono. 4. Cuando los estomas se han cerrado, se produce una situación similar a la sequía. Con los estomas cerrados, la planta no puede obtener lo necesario para estar saludable, y se produce una necrosis alrededor de los estomas. PREGUNTA: ¿Puede el ozono dañar a la planta durante una sequía? ¿Por qué o por qué no? 45
  • 46. El ozono es un gas de efecto invernadero y contribuye al calentamiento global Un hecho interesante: Sin CO2 y otros gases de efecto invernadero, nuestro planeta estaría congelado. Sin embargo, el equilibrio natural de los gases de efecto invernadero necesario para la vida ha sido alterado por la contaminación y ha traído como consecuencia un excesivo calentamiento en pocos años. 46
  • 47. Principales gases causantes del calentamiento global Los cuatro principales gases causantes del calentamiento global de origen antropogénico son los indicados a continuación, junto con su contribución al fenómeno: Dióxido de carbono (CO2) 52% Metano (CH4) 15% Ozono (O3) 11% Halocarbonados 11% PREGUNTA: ¿Qué le ocurre a la velocidad de formación del ozono si el planeta se calienta? ¿Aumentará o disminuirá? ¿Por qué? 47
  • 48. Lección 4 – El ozono estratosférico 48
  • 49. Lección 4: Objetivos Al final de la lección 4, los alumnos deberán poder: • Identificar las principales causas de la disminución del espesor de la capa de ozono estratosférico. • Explicar qué son las unidades Dobson Units y cómo se emplean para expresar el espesor de la capa de ozono. • Describir por qué el agujero de la capa de ozono está sobre la Antártida. • Comentar los requisitos del protocolo de Montreal 49
  • 50. La capa de ozono estratosférico: una sombrilla gigante sobre la tierra 50
  • 51. Situación de la capa de ozono en la atmósfera 51
  • 52. El ozono estratosférico (la capa de ozono) filtra la mayoría de las radiaciones nocivas procedentes del Sol 52
  • 53. La disminución del espesor de la capa de ozono sobre la Antártida Estas fotos tomadas desde un satélite muestran el desarrollo del agujero de la capa de ozono en las décadas de los años ochenta y noventa. El color azul oscuro representa la zona más delgada, mientras que los colores celeste, verde, y amarillo indican un espesor mayor. (Fotografías cortesía de la NASA.) El “agujero de la capa de ozono” no es exactamente un agujero, actualmente se denomina así a la disminución de su espesor. La superficie de esa zona más delgada es similar a la de la Antártida. Para darse idea del tamaño de esta superficie, aquí se presenta una superposición 53 de los mapas de la Antártida y de los Estados Unidos.
  • 54. El espesor de la capa de ozono se mide en unidades Dobson Las unidades Dobson expresan el espesor de la capa de ozono que resultaría al comprimir el ozono estratosférico a condiciones normales de P y T en un punto de la superficie del planeta Un espesor de 1mm Visto desde el espacio, el límite de la Tierra está determinado por la banda color azul claro de la atmósfera. La atmósfera es más densa en la superficie, y esta densidad disminuye con la altura hasta que se confunde con el vacío. El ozono total presente en la atmósfera se mide a lo largo de toda la columa de aire de la atmósfera, desde la superficie al límite del espacio. (Fuente: NASA, Astronaut photograph ISS011-E-5487) = 100 Dobson Units Un espesor de = 300 Dobson Units 3mm Un espesor de = 500 Dobson Units 5mm 54
  • 55. La cantidad media de ozono son 300 DU Una cantidad media de ozono de 300 DB serían 3 mm de espesor, el espesor de un amoneda de 2 peniques En el “agujero de ozono”, el espesor sería solo de 1 mm El agujero de ozono sobre la Antártida fotografiado en Septiembre de 2007 por el satélite Envisat. (Fuente: KNMI - ESA) 55
  • 56. Métodos de medida del ozono estratosférico Los científicos tienen varios métodos para medir la cantidad de ozono en la estratosfera Científicos lanzando un globosonda en la Antártida 56
  • 57. La formación del ozono en la estratosfera 57
  • 58. Video explicativo de la destrucción del ozono • http://www.youtube.com/watch?v =I1wrEvc2URE 58
  • 59. Video de la NASA explicando la destrucción del ozono sobre la Antártida • http://www.youtube.com/watch?v =qUfVMogIdr8 59
  • 60. Sustancias destructoras del ozono 60
  • 61. Breve cronología de los principales acontecimientos relativos al descubrimiento de la capa de ozono tíficos os cien todo que l te: Aun el ozono en eresan no cho int diendo Un he ban mi 4, al principio lleva ozono la NASA o desde 197 de capa de o para la d el mun el agujero de rogramad ap on 180 etectar enador estab s inferiores a d que ord i da rque el odas las med era imposible de po ue res ar t espreci se pensaba q esores meno pio d que rinci a esp DU , ya ozono tuvier ideraban al p de ons la capa , por eso se c róneos. or er ese val valores 1928 1956 Los primeros CFC’s fueron fabricados por DuPont La “British Antarctic Survey” comienza a realizar medidas de ozono a nivel de la superficie terrestre en la Antártida Los científicos de la “British Antarctic Survey“ Farman, Gardiner, y Shanklin publican un informe describiendo el agujero de la capa de ozono basado en medidas realizadas desde la superficie terrestre La NASA comienza a medir el ozono mediante satélites 1974 1978 Los científicos Molina y Rowland publican un estudio demostrando el potencial destructor de los CFc’s sobre el ozono 61 1985 1986 La NASA confirma el agujero de ozono con datos de satélites
  • 62. • • El Protocolo de Montreal El Protocolo de Montreal sobre sustancias destructoras de la capa de ozono es un tratado internacional cuyo objetivo es proteger la capa de ozono mediante la prohibición de la producción de un número de sustancias sospechosas de destruirlo. Tiene dos fechas de implementación, una para países desarrollados y otra para países en vías de desarrollo. Dada su adopción e implementación por prácticamente todos los países, se considera un ejemplo de una óptima cooperación intenacional; Kofi Annan, el anterior secretario general de la ONU, afirmó que el protocolo de Montreal es “quizás el acuerdo internacional más exitoso hasta la fecha”. Resumen de las medidas del Procolo de Montreal Sustancias destructoras del ozono Países desarrollados Países en vías de desarrollo a Clorofluorocarbonos (CFCs) Prohibido a finales de 1995 Prohibición total en 2010 a Halones Prohibido a finales de 1993 Prohibición total en 2010 Tetracloturo de Carbono Prohibido a finales de 1995a Prohibición total en 2010 a Cloroformo Prohibido a finales de 1995 Prohibición total en 2015 Hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) Congelada la producción en 1996 Congelada en 2013 a un nivel calculado 35% de reducción en 2004 como la media de consumos de 2009 y 75% de reducción en 2010 2010 90% de reducción en 2015 10% reducción en 2015 c Prohibición total en 2020 35% reducción en 2020 67.5% reducción en 2025 Prohibición total en 2030 Hidrobromofluorocarbonos (HBFCs) Prohibido a finales de 1995a Prohibido a finales de 1995a Bromuro de metilo (de uso en horticultura) Reducida la producción en 1995 a los niveles de 1991 25% de reducción en 1999 50% de reducción en 2001 70% de reducción en 2003 Prohibición total en 2005 Congelada en 2002 a un nivel calculado como la media de consumos de 19951998 20% reducción en 2005 Prohibición total en 2015 Bromocloromethano (BCM) Prohibición total en 2002 Prohibición 62 en 2002 total
  • 63. Ejemplos de utilización de sustancias destructoras del ozono en el hogar 63
  • 64. Módulo 2 – Todo sobre los monitores de ozono 64
  • 65. Lección 5 – Cómo funciona un monitor de ozono 65
  • 66. Lección 5: Objetivos Al final de la lección, los alumnos deberán poder: • Definir “absorbancia UV” y explicar cómo se usa para medir el ozono • Escribir la ecuación matemática de la concentración de ozono y describir sus términos 66
  • 67. Lección 5: Actividades • Ensamblar el monitor • Usar un voltímetro y medir el voltaje en los puntos de medida del instrumento 67
  • 68. El monitor utiliza la absorbancia UV para medir la concentración de ozono: El ozono absorbe luz de 254 nm de longitud de onda Bajo nivel de ozono = mucha luz alcanza al “ojo”, por lo que el “ojo” ve luz brillante Longitud d eona de la luz = 254 nanometros Alto nivel de ozono = muy poca luz alcanza al “ojo”, por lo que el “ojo” sólo ve luz tenue = Ozono 68 = lámpara de mercurio = Photodiodo
  • 69. El detector de fotodiodos El fotodiodo es el “ojo” que detecta la cantidad de luz de la lámpara de mercurio que pasa a través del aire muestreado. El fotodiodo transforma la luz recibida en un voltaje. La lámpara de mercurio produce luz de 254 nanometros que atraviesa el aire muestreado 69
  • 70. El eliminador de ozono (“scrubber”) • • El scrubber está relleno de Hopcalita, que es una mezcla de óxido de cobre y óxido de manganeso. Cuando el aire que contiene ozono atraviesa el scrubber, el ozono se queda adherido superficialmente al relleno de Hopcalita con tal fuerza que el ozono pierde uno de sus átomos, obteniéndose oxígeno. Esto es debido a que el enlace entre la hopcalita y el oxígeno es más fuerte que los enlaces de los átomos de oxígeno en el ozono. El ozono entra en el scrubber en forma de oxígeno triatómico El relleno del scrubber se une a uno de los átomos del ozono y rompe la molécula. Los átomos de oxígeno libres se recombinan para formar O2, de modo que las “manos” quedan de nuevo libres para atrapar más 70 moléculas de ozono El ozono sale del scrubber convertido en oxígeno normal, O2
  • 71. El flujo de aire a través del monitor El aire muestreado sigue dos caminos diferentes antes de alcanzar el detector: El aire con ozono es aspirado a través de la entrada por la bomba 1 2 Entrada Bomba Atraviesa el scrubber, lo que elimina todo ell ozono presente en la muestra Evita el paso por el scrubber mediante un bypass, lo que conserva todo el ozono presente en la muestra. 2 Detector Scrubber 1 NO OZONE 71
  • 72. La ley de Beer-Lambert se emplea para calcular la concentración de ozono en la muestra Concentración de ozono no térmi n Cada uació ec de la cribe a s se de ación u contin CO3 Intensidad de la luz detectada por el fotodiodo cuando no hay ozono en la célula de medida (ha sido descompuesto por el scrubber) 1  Io  = ln  σl  I  Coeficiente de absorción del ozono; es característico de cada sustancia y representa en qué medida esa sustancia absorbe luz Intensidad de luz detectada por el fotodiodo cuando hay ozono presente Longitud de paso óptico: es la distancia atravesada por la luz en la célula de medida 72
  • 73. Registrando I e Io La muestra con todo su ozono destruido llega a la célula de medida y el detector registra el valor I o La muestra con su ozono intacto llega a la célula de medida y el detector registra el valor I NO OZONE 73
  • 74. Relación de intensidades luminosas CO3 1  Io  = ln  σl  I  El fotodiodo mide en primer lugar la intensidad de luz que le llega cuando no hay ozono en la muestra, ya que ha sido destruido en el scrubber. Esta es la intensidad de referencia. Io Io > I Luego, el fotodiodo detecta la intensidad de luz que le llega después de atravesar la muestra con ozono. Esta intensidad es comparada con la de referencia para calcular la cantidad de ozono presente, según la ley de Beer-Lambert. 74 I
  • 75. La ecuación contiene un logaritmo natural o neperiano CO3 1  Io  = ln  σl  I  Función logaritmo natural o neperiano 75
  • 76. Coeficiente de absorción, σ CO3 Es sabido que las moléculas gaseosas tienen diferentes tamaños, y por tanto absorben diferente cantidad de luz. Esa es la razón por la que se describe el tamaño de la molécula y su absortividad a través del parámetro “absorción por unidad de superficie”, es decir, la superficie que ocupa la molécula de gas en cm2 1  Io  = ln  σl  I  1 cm 1 cm Superficie = 1 cm2 Superficie = 0.0000000000000000115 cm2 El coeficiente de absorción del ozono es 0.0000000000000000115 cm2 por molécula 76
  • 77. Longitud de paso óptico, l CO3 1  Io  = ln  σl  I  La longitud de paso óptico es la distancia que la luz atraviesa en la célula de medida hasta alcanzar el detector (ojo). La longitud de paso óptico afecta a la intensidad de luz que detecta el fotodiodo para una determinada concentración de ozono. Longitud de paso óptico, l 77
  • 78. Componentes principales del monitor de ozono 3B Conector Relay Puerto serie/ Analog Interruptor Entrada de12 V Puerto USB Entrada de aire Ventana de la lámpara Toma de tierra Zona óptica Tecla de alimentación externa Bomba de aire Programador Microprocesador Cable DewLine Scrubber Conector de la lámpara Sonda de temperatura Regulador S-V/ Válvula solenoide Conector del calentador de la célula Pila de reloj LCD Sensor de presión Mando de selección 78
  • 79. Lección 6 – Calibración del monitor 79
  • 80. Lección 6: Objetivos Al final de la lección los alumnos deberán poder: • Valorar la importancia de la calibración del monitor. • Identificar el papel que juega el National Institute of Standards and Technology en la calibración. • Calibrar su monitor de ozono. 80
  • 81. Lección 6: Actividades • Completar una catividad que demuestre la importancia de la calibración. • Calibrar el monitor. 81
  • 82. ¿Por qué es necesario limpiar y calibrar el monitor? Con el paso del tiempo, ciertas cosas hacen que el monitor no mida la “verdadera” cantidad de ozono en la muestra. Algunas de las causas pueden ser: – Suciedad, polvo u otros gases “sucios” que entran en el monitor y en la célula de medida. – El scrubber está contaminado por gases “sucios” que ocupan los sitios donde debería producirse la acción disruptora del scrubber. – La electrónica se ha alterado con el paso del tiempo Si la cantidad “verdadera” de ozono en la muestra de aire es 50ppbv 03=50ppbv Cuando el monitor llega a la escuela A, la lectura del monitor es de 50ppbv, ya que sale calibrado de fábrica. 03=48ppbv Tras un año o más de funcionamiento, el monitor ya no lle 50 ppbv aunque la cantidad “verdadera”sea de 50 ppbv, por lo es necesaria una calibración del monitor, para volver a obtener datos correctos. 82
  • 83. Módulo 3 – Adquisición, transferencia y análisis de datos 83
  • 84. Lesson 7 – Data Collection and Interpretation 84
  • 85. Lección 7: Objetivos Al final de la lección 7, los alumnos deberán poder: • Representar y analizar los datos obtenidos para detectar tendencias. • Relacionar sus datos con otros obtenidos en otras escuelas en otros lugares. 85
  • 86. Lección 7: Actividades • Representar las concentracones de ozono frente al tiempo y frente a parámetros meteorológicos • Analizar las direcciones y velocidades del viento en otros lugares donde se esté monitorizando el ozono para ver si están afectando a nuestras medidas. 86