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  Inicio » Informes » Evaluación y tratamiento de la contaminación del aire » Evaluación y tratamiento de la contaminación del aire » Introducciòn a la contaminaciòn del Aire...
 


CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA:

Introducción

La contaminación del aire ha sido un problema de salud pública desde el descubrimiento del fuego. En la antigüedad, las personas encendían fogatas en sus cuevas y cabañas y frecuentemente contaminaban el aire con humo nocivo. El filósofo romano Séneca escribió sobre el "aire cargado de Roma" en el año 61 A.C. y en el siglo XI se prohibió la quema de carbón en Londres.

El origen de nuestros problemas modernos de contaminación del aire puede remontarse a la Inglaterra del siglo XVIII y al nacimiento de la revolución industrial. La industrialización comenzó a reemplazar las actividades agrícolas y las poblaciones se desplazaron del campo a la ciudad. Las fábricas para producir requerían energía mediante la quema de combustibles fósiles, tales como el carbón y el petróleo.

El principal problema de contaminación del aire a fines del siglo XIX e inicios del siglo XX fue el humo y ceniza producidos por la quema de combustibles fósiles en las plantas estacionarias de energía. La situación empeoró con el creciente uso del automóvil. Con el tiempo, se presentaron episodios importantes de salud pública a causa de la contaminación del aire en ciudades como Londres, Inglaterra y Los Ángeles, en los Estados Unidos.

El humo y ceniza producidos en plantas de energía contribuyeron a la contaminación del aire a fines del siglo XIX e inicios del siglo XX.

Desde 1957, a raíz de una conferencia en Milán sobre los aspectos de salud pública relacionados con la contaminación del aire en Europa, la Organización Mundial de la Salud (OMS) se ha preocupado por este tema, especialmente por sus efectos sobre la salud.

En 1965, el Consejo Directivo de la Organización Panamericana de la Salud (OPS) recomendó a su Director el establecimiento de programas de investigación de la contaminación del agua y del aire con el objeto de colaborar con los Gobiernos Miembros en el desarrollo de políticas adecuadas de control.

Cuando la OPS creó en 1967 su programa regional de estaciones de muestreo de la contaminación del aire, ningún país conocía la magnitud real de sus problemas de contaminación atmosférica. Con esta iniciativa, a través del Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) que iniciaba sus actividades, la OPS estableció la Red Panamericana de Muestreo Normalizado de la Contaminación del Aire (REDPANAIRE).

REDPANAIRE comenzó con ocho estaciones y hacia fines de 1973, ya contaba con un total de 88 estaciones distribuidas en 26 ciudades de 14 países. En 1980, REDPANAIRE descontinuó sus actividades y formó parte del Programa Global de Monitoreo de la Calidad del Aire, establecido en 1976 por la Organización Mundial de la Salud (OMS) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), como parte del Sistema Mundial de Monitoreo del Medio Ambiente (GEMS por sus siglas en inglés). En 1990, el ex Centro Panamericano de Ecología Humana y Salud (ECO) de la OPS realizó una encuesta sobre el estado de los programas de calidad del aire en América Latina y el Caribe. Los resultados de esta encuesta indicaron que sólo seis países habían establecido estándares de calidad del aire, diez habían desarrollado redes de monitoreo de la calidad del aire, nueve habían preparado inventarios de emisiones, cuatro habían establecido estrategias de control y cuatro habían llevado a cabo estudios epidemiológicos.

Durante la década de los noventa, la OMS organizó el Sistema de Información sobre la Gestión de la Calidad del Aire (AMIS por sus siglas en inglés) que tiene presencia en el nivel mundial. En 1997, el programa GEMS se incorporó al AMIS. Actualmente, el AMIS brinda la información global requerida para el manejo racional de la calidad del aire que incluye el monitoreo de la concentración de contaminantes del aire, desarrollo de instrumentos para elaborar inventarios de emisiones y modelos de calidad del aire, estimación de los efectos sobre la salud pública a través de estudios epidemiológicos y la propuesta de planes de acción detallados para mejorar la calidad del aire. La participación en el AMIS vincula automáticamente a los países con una red de apoyo que cuenta con recursos y experiencia.

En años recientes, en respuesta a las recomendaciones de la Agenda 21 de la Conferencia de las Naciones Unidas sobre Medio Ambiente y Desarrollo, realizada en 1992 y los compromisos asumidos en la Cumbre de las Américas de 1994, la OPS junto con los esfuerzos de otros organismos multilaterales y bilaterales, ha promovido, coordinado y apoyado varias actividades relacionadas con la mejora de la calidad del aire, como por ejemplo, la eliminación del plomo en la gasolina.

A pesar de los grandes esfuerzos llevados a cabo para controlar la contaminación del aire, ésta sigue siendo un importante motivo de preocupación ambiental en el mundo. La finalidad de este curso es proporcionar un panorama de las muchas facetas de la contaminación del aire, incluidos los efectos sobre la salud y el bienestar, fuentes de contaminación del aire, técnicas de control y manejo general de la calidad del aire.

 

Circulación general de la atmósfera

La atmósfera es una máquina térmica y el sol es la fuente de energía. La radiación solar atraviesa la atmósfera y calienta la superficie, y el suelo por contacto con la atmósfera, entrega a ésta su calor. Está claro que el sol no calienta siempre igual. Día, noche, Polo, Ecuador, mar y continente, bosques y desiertos, marcan grandes diferencias. Se dice entonces que la atmósfera sufre un "calentamiento diferencial".

En aquellos lugares donde la superficie se calienta, el aire calentado tiende a elevarse y ser reemplazado por aire más frío. Esto ocurre por ejemplo con la brisa de mar: Durante el día, cuando el tiempo está bueno y casi no hay viento, la costa se calienta por la radiación solar. El aire entonces se eleva y el lugar que deja es ocupado por aire relativamente más frío que proviene desde el mar. Por la noche, ocurre el efecto contrario, la playa se enfría, pero el mar conserva su temperatura, por lo tanto el aire se eleva desde el mar y su lugar es ocupado por aire más fresco proveniente de la costa, a este fenómeno se lo conoce como brisa de tierra. Lo mismo sucede en mayor escala entre el Ecuador y el Polo.

 


    El viento es un elemento climatológico definido como "el aire en movimiento" y se describe por dos características:

1) la velocidad y

2)la dirección  

    Debido a esto es que se considera un vector con magnitud (dada por la velocidad) y dirección. Los meteorólogos crearon una gráfica llamada Rosa de los vientos que nos permite representar simultáneamente la relación que existe entre las características que componen el viento.

Se utilizan generalmente la veleta y anemómetro para conocer los valores correspondientes a la dirección y la velocidad del viento respectivamente. En los archivos climatológicos se registran separadamente, sin embargo, para estudiar el comportamiento general de este elemento del clima, se utiliza un tipo de cuadro estadístico sencillo y de mucha utilidad para encontrar o verificar las relaciones que existen entre dos o más variables.
Estas tablas han servido para contestar a preguntas como ¿existe una relación entre fumar tabaco y la predisposición a desarrollar cáncer pulmonar?.

    Este tipo de cuadros se llama Tablas de contingencia , cuando se estudia el viento se relacionan las dos características antes mencionadas, y estas a su vez se subdividen en otras subcategorías.

   La DIRECCIÓN DEL VIENTO en las estaciones puede tomar cualquier valor de los 16 rumbos en la rosa náutica. Mientras que para la VELOCIDAD DEL VIENTO se puede hacer una clasificación arbitraria o utilizar como ejemplo la escala Beaufort que además nos permite estimar la velocidad por la simple observación.

 Cada una de estas subcategorías, se considera que deben cumplir dos requisitos:
1) Ser  EXHAUSTIVAS, es decir, incluir todos los valores posibles
2) Y MUTUAMENTE EXCLUYENTES, esto es, que no exista confusión al momento de ubicar un valor dentro de esas clasificaciones; por lo que no debe existir traslape entre ellas.

Observa que al construir una tabla de contingencias se siguen los mismos pasos que al hacer una tabla de frecuencias, pero ahora manejando dos o más rasgos de interés. Aquí una categoría es la dirección y sus subcategorías son los 16 rumbos, la otra categoría es la velocidad y utilizamos los diferentes tipos de viento considerados por Beaufort como las subcategorías. Esta tabla nos permite crear la rosa de los vientos como un método gráfico de presentación conjunta de las distribuciones de frecuencia de la fuerza (velocidad) y dirección del viento
 

 

Dirección del viento

M/s

N

NNE

NE

ENE

E

ESE

SE

SSE

S

SSW

SW

WSW

W

WNW

NW

NNW

Totales

0

7

10

4

3

2

11

5

1

1

4

6

4

1

1

3

3

66

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

4

9

1

0

0

1

1

3

1

0

6

0

0

1

0

1

0

24

5

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

6

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

7

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Totales

16

11

4

3

3

12

8

2

1

10

6

4

2

1

4

3

90

Sustancias que contaminan la atmósfera

Los contaminantes atmosféricos son tan numerosos que resulta difícil agruparlos para su estudio. Siguiendo una agrupación bastante frecuente los incluiremos en los siguientes grupos:

Óxidos de Carbono

Óxidos de Azufre

Óxidos de nitrógeno

Compuestos Orgánicos volátiles

Particulas y aerosoles

Oxidantes

Sustancias radiactivas

Calor

Ruido

Algunos de los principales contaminantes atmosféricos son substancias que se encuentran de forma natural en la atmósfera. Los consideramos contaminantes cuando sus concentraciones son notablemente más elevadas que en la situación normal. Así se observa en la siguiente tabla en la que se comparan los niveles de concentración entre aire limpio y aire contaminado
 

Componentes

Aire limpio

Aire contaminado

SO2

0.001-0.01 ppm

0.02-2 ppm

CO2

310-330 ppm

350-700 ppm

CO

<1 ppm 

5-200 ppm

NOx

0.001-0.01 ppm

0.01-0.5 ppm

Hidrocarburos

1 ppm

1-20 ppm

Partículas

10-20 m g/m3

70-700 m g/m3

 

Óxidos de carbono

Incluyen el dióxido de carbono (CO2) y el monóxido de carbono (CO). Los dos son contaminantes primarios.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabla de datos de contaminantes con carbono

Compuesto

Fuentes principales

C Producido

(Tg y -1)

Concentración típica

Tiempo de Vida

Sumideros

 

 

 

Natural

Contaminado

 

 

Dióxido de carbono

(CO2)

Océano, Biosfera, Combustibles fósiles,

7.8 x 104

350 ppmv

380 ppmv

50-200 años 

Océano

Monóxido de carbono

(CO)

Quema de biomasa, Transporte, Fotoquímica

660

<50 ppbv

150-200 ppmv

1-2 meses

Oxidación a CO2

Metano

(CH4)

Animales, Vegetación en putrefacción, Humedales

610

1650 pptv

>1800 pptv

10 años

Oxidación a CO, Suelos

Hidrocarburos no metanicos

Vegetación, Origen humano

var

few ppv

var

var

Reacciones fotoquímicas

Partículas de Carbono Orgánico

(POC)

Fotoquímica secundaria

pequeña

0.1m g/m3

>2 m g/m3

1 semana

Deposición húmeda y seca

Elemento Carbono

(EC)

Quema de biomasa, Origen humano

pequeña

0.02 m /g3

>1m g/m3

1 semana

Deposición húmeda y seca

 

Dióxido de carbono

Caracterísiticas.- Es un gas sin color, olor ni sabor que se encuentra presente en la atmósfera de forma natural. No es tóxico.  Desempeña un importante papel en el ciclo del carbono en la naturaleza y enormes cantidades, del orden de 1012 toneladas, pasan por el ciclo natural del carbono, en el proceso de fotosíntesis.

Acción contaminante.- Dada su presencia natural en la atmósfera y su falta de toxicidad, no deberíamos considerarlo una substancia que  contamina, pero se dan dos circunstancias que lo hacen un contaminante de gran importancia en la actualidad:

es un gas que produce un importante efecto de atrapamiento del calor, el llamado efecto invernadero, y su concentración está aumentando en los últimos decenios por la quema de los combustibles fósiles y de grandes extensiones de bosques

Por estos motivos es uno de los gases que más influye en el importante problema ambiental del calentamiento global del planeta y el consiguiente cambio climático. Analizamos este efecto más adelante, dada su importancia

.

Efecto Invernadero y Cambio Climático

A lo largo de los 4.600 millones de años de historia de la tierra las fluctuaciones climáticas han sido muy grandes. En algunas épocas el clima ha sido cálido y en otras frío y, a veces, se ha pasado brúscamente de unas situaciones a otras. Así, por ejemplo: 

Algunas épocas de la Era Mesozoica (225 - 65 millones años BP) han sido de las más cálidas de las que tenemos constancia fiable. En ellas la temperatura media de la Tierra era unos 5ºC más alta que la actual.

En los relativamente recientes últimos 1,8 millones de años, ha habido varias extensas glaciaciones alternándose con épocas de clima más benigno, similar al actual. A estas épocas se les llama interglaciaciones. La diferencia de temperaturas medias de la Tierra entre una época glacial y otra como la actual es de sólo unos 5 ºC o 6ºC . Diferencias tan pequeñas en la temperatura media del planeta son suficientes para pasar de un clima con grandes casquetes glaciares extendidos por toda la Tierra a otra como la actual. Así se entiende que modificaciones relativamente pequeñas en la atmósfera, que cambiaran la temperatura media unos 2ºC o 3ºC podrían originar transformaciones importantes y rápidas en el clima y afectar de forma muy importante a la Tierra y a nuestro sistema de vida.


 

Efecto Invernadero

Dentro de un invernadero la temperatura es más alta que en el exterior porque entra más energía de la que sale, por la misma estructura del habitáculo, sin necesidad de que empleemos calefacción para calentarlo.

En el conjunto de la Tierra de produce un efecto natural similar de retención del calor gracias a algunos gases atmosféricos. La temperatura media en la Tierra es de unos 15ºC y si la atmósfera no existiera sería de unos -18ºC. Se le llama efecto invernadero por similitud, porque en realidad la acción física por la que se produce es totalmente distinta a la que sucede en el invernadero de plantas. 
 

El efecto invernadero hace que la temperatura media de la superficie de la Tierra sea 33ºC mayor que la que tendría si no existieran gases con efecto invernadero en la atmósfera. 

¿Por qué se produce el efecto invernadero?

    El efecto invernadero se origina porque la energía que llega del sol, al proceder de un cuerpo de muy elevada temperatura, está formada por ondas de frecuencias altas que traspasan la atmósfera con gran facilidad. La energía remitida hacia el exterior, desde la Tierra, al proceder de un cuerpo mucho más frío, está en forma de ondas de frecuencias mas bajas, y es absorbida por los gases con efecto invernadero. Esta retención de la energía hace que la temperatura sea más alta, aunque hay que entender bien que, al final, en condiciones normales, es igual la cantidad de energía que llega a la Tierra que la que esta emite. Si no fuera así, la temperatura de nuestro planeta habría ido aumentando continuamente, cosa que, por fortuna, no ha sucedido. 

    Podríamos decir, de una forma muy simplificada, que el efecto invernadero lo que hace es provocar que le energía que llega a la Tierra sea "devuelta" más lentamente, por lo que es "mantenida" más tiempo junto a la superficie y así se mantiene la elevación de temperatura.

Gases con efecto invernadero
 

 

Acción relativa

Contribución real

CO2

1  (referencia)

76%

CFCs

15 000

5%

CH4

25

13%

N2O

230

6%

 

Como se indica en la columna de acción relativa, un gramo de CFC produce un efecto invernadero 15 000 veces mayor que un gramo de CO2 , pero como la cantidad de CO2 es mucho mayor que la del resto de los gases, la contribución real al efecto invernadero es la que señala la columna de la derecha

Otros gases como el oxígeno y el nitrógeno, aunque se encuentran en proporciones mucho mayores, no son capaces de generar efecto invernadero. 
 

Aumento de la concentración de gases con efecto invernadero

En el último siglo la concentración de anhídrido carbónico y otros gases invernadero en la atmósfera ha ido creciendo constantemente debido a la actividad humana: 

A comienzos de siglo por la quema de grandes masas de vegetación para ampliar las tierras de cultivo 

En los últimos decenios, por el uso masivo de combustibles fósiles como el petróleo, carbón y gas natural, para obtener energía y por los procesos industriales.

La concentración media de dióxido de carbono se ha incrementado desde unas 275 ppm antes de la revolución industrial, a 315 ppm cuando se empezaron a usar las primeras estaciones de medida exactas en 1958, hasta 361 ppm en 1996.

Los niveles de metano se han doblado en los últimos 100 años. En 1800 la concentración era de aproximadamente o.8 ppmv y en 1992 era de 17. ppmv

Podemos observar como el resto de los gases invernadero han aumentado y las causas de este aumento en la tabla siguiente.

Gas invernadero

1750

1995

Emisiones por

CO2

280 ppm

360 ppm

Incendios, uso de combustible, deforestación?

CH4

0.7 ppm

1.7 ppm

Extracción de combustibles fósiles, descomposiciones orgánicas, cultivo de arroz.

CFCs

0 ppb

900 ppb

Fabricación y uso industrial

N2O

280 ppb

360 ppb

Uso de fertilizantes, consumo de combustible

 

 

Cambio climático

Historia climática de la Tierra.

Los climatólogos, utilizando diversas técnicas y evidencias, han sido capaces de reconstruir a grandes rasgos la historia climática de la Tierra.

Históricamente en la Tierra se distinguen periodos con climas de bajas temperaturas (glaciaciones) con temperaturas 4 o 5 grados por debajo de las actuales, alternados con periodos interglaciales, con climas más cálidos. Las duraciones de cada uno de estos periodos se cifran en millones de años. Actualmente nos encontramos en un periodo interglaciar. Sobre los años 5000 a 3000 AC se calcula que las temperaturas alcanzaron un máximo, con 1-2ºmás que las actuales. Es el periodo conocido como el óptimo climático. Entre los años 3000 a 2000 AC existió una tendencia al enfriamiento, causando el surgimiento de muchas islas y zonas costeras que todavía existen hoy. La bajada de temperaturas ocasionó sobre los años 1500-750 AC un descenso del nivel del mar de hasta 2-3m por debajo de los niveles actuales. Posteriormente las temperaturas se vuelven más cálidas hasta el año 150 DC, pero sin alcanzarse los valores del óptimo climático. Posteriormente comienza un nuevo enfriamiento hasta el año 900 DC. El periodo comprendido entre los años 900 a 1200 DC se conoce como el pequeño óptimo climático, con temperaturas altas y próximas alas alcanzadas en el óptimo climático.

Entre los años 1550 a 1850 DC las temperaturas alcanzaron su nivel más bajo desde la anterior glaciación. Este periodo es conocido como la pequeña Edad de Hielo. Las temperaturas medias fueron 1 ºC menores que en la actualidad. Desde 1850 a nuestros días estamos en un periodo de calentamiento general, siendo las temperaturas entre 1980 y1990 las más altas desde el pequeño óptimo climático. Los datos parecen indicar que las temperaturas de 1998 son las más altas registradas en los últimos 1200 años.

Por lógica muchos científicos piensan que a mayor concentración de gases con efecto invernadero se producirá mayor aumento en la temperatura en la Tierra. A partir de 1979 los científicos comenzaron a afirmar que un aumento al doble en la concentración del CO2 en la atmósfera supondría un calentamiento medio de la superficie de la Tierra de entre 1,5 y 4,5 ºC.

Estudios más recientes sugieren que el calentamiento se produciría mas rápidamente sobre tierra firme que sobre los mares. Asimismo el calentamiento se produciría con retraso respecto al incremento en la concentración de los gases con efecto invernadero. Al principio los océanos más fríos tenderán a absorber una gran parte del calor adicional retrasando el calentamiento de la atmósfera. Sólo cuando los océanos lleguen a un nivel de equilibrio con los más altos niveles de CO2 se producirá el calentamiento final.

Como consecuencia del retraso provocado por los océanos, los científicos no esperan que la Tierra se caliente todos los 1.5 - 4.5 ºC hasta hace poco previstos, incluso aunque el nivel de CO2 suba a más del doble y se añadan otros gases con efecto invernadero. En la actualidad el IPCC predice un calentamiento de 1.0 - 3.5 ºC para el año2100.
 

La temperatura media de la Tierra ha crecido unos 0.6ºC en los últimos 130 años

Los estudios más recientes indican que en los últimos años se está produciendo, de hecho, un aumento de la temperatura media de la Tierra de algunas décimas de grado. Dada la enorme complejidad de los factores que afectan al clima es muy difícil saber si este ascenso de temperatura entra dentro de la variabilidad natural (debida a factores naturales) o si es debida al aumento del efecto invernadero provocado por la actividad humana.

Para analizar la relación entre las diversas variables y los cambios climáticos se usan modelos computacionales de una enorme complejidad. Hay diversos modelos de este tipo y, aunque hay algunas diferencias entre ellos, es significativo ver que todos ellos predicen relación directa entre incremento en la temperatura media del planeta y aumento de las concentraciones de gases con efecto invernadero.

Como se citaba en la Introducción la misma IPCC, la institución más relevante en el estudio de este problema y que hasta el año 1995 no había confirmado relación entre los dos fenómenos, en su informe de 1995 incluye un párrafo muy cauto pero significativo
 

"el conjunto de evidencias sugiere un cierto grado de influencia humana sobre el clima global"

Consecuencias del cambio climático

No es posible predecir con gran seguridad lo que pasaría en los distintos lugares, pero es previsible que los desiertos se hagan más cálidos pero no más húmedos, lo que tendría graves consecuencias en el Oriente Medio y en Africa donde el agua es escasa. Entre un tercio y la mitad de todos los glaciares del mundo y gran parte de los casquetes polares se fundirían, poniendo en peligro las ciudades y campos situados en los valles que se encuentran por debajo del glaciar. Grandes superficies costeras podrían desaparecer inundadas por las aguas que ascenderían de 0,5 a 2 m., según diferentes estimaciones. Unos 118 millones de personas podrían ver inundados los lugares en los que viven por la subida de las aguas. 

Tierras agrícolas se convertirían en desiertos y, en general, se producirían grandes cambios en los ecosistemas terrestres. Estos cambios supondrían una gigantesca convulsión en nuestra sociedad, que en un tiempo relativamente breve tendría que hacer frente a muchas obras de contención del mar, emigraciones de millones de personas, cambios en los cultivos, etc. 

 

Monóxido de carbono

Es una gas sin color, olor ni sabor. Es un contaminante primario.

Es tóxico porque envenena la sangre impidiendo el transporte de oxígeno. Se combina fuertemente con la hemoglobina de la sangre y reduce drásticamente la capacidad de la sangre de transportar oxígeno. Es responsable de la muerte de muchas personas en minas de carbón, incendios y lugares cerrados (garajes, habitaciones con braseros, etc.)

Alrededor del 90% del que existe en la atmósfera se forma de manera natural, en la oxidación de metano (CH4) en reacciones fotoquímicas. Se va eliminando por su oxidación a CO2.

La actividad humana lo genera en grandes cantidades siendo, después del CO2, el contaminante emitido en mayor cantidad a la atmósfera por causas no naturales.  Procede, principalmente, de la combustión incompleta de la gasolina y el gasoil en los motores de los vehículos.

 

Óxidos de azufre

Incluyen el dióxido de azufre (SO2) y el trióxido de azufre (SO3).

Dióxido de azufre (SO2)

Importante contaminante primario.

Es un gas incoloro y no inflamable, de olor fuerte e irritante.

Su vida media en la atmósfera es corta, de unos 2 a 4 días. Casi la mitad vuelve a depositarse en la superficie húmedo o seco y el resto se convierte en iones sulfato (SO42-). Por este motivo, como se ve con detalle en la sección correspondiente, es un importante factor en la lluvia ácida.

En conjunto, más de la mitad del que llega a la atmósfera es emitido por actividades humanas, sobre todo por la combustión de carbón y petróleo y por la metalurgia. Otra fuente muy importante es la oxidación del H2S. Y, en la naturaleza, es emitido en la actividad volcánica. En algunas áreas industrializadas hasta el 90% del emitido a la atmósfera procede de las actividades humanas, aunque en los últimos años está disminuyendo su emisión en muchos lugares gracias a las medidas adoptadas.

En los últimos años se están produciendo importantes disminuciones en la emisión de este contaminante (de 1980 a 1990 su producción ha disminuido en un 33%) como consecuencia de estar sustituyéndose los carbones españoles (de baja calidad) por combustibles de importación, más limpios. De todas formas las cantidades producidas siguen siendo bastante grandes y, de hecho, es el contaminante primario emitido en mayor cantidad después del CO

Trióxido de azufre (SO3)

Contaminante secundario que se forma cuando el SO2 reacciona con el oxígeno en la atmósfera. Posteriormente este gas reacciona con el agua formando ácido sulfúrico con lo que contribuye de forma muy importante a la lluvia ácida y produce daños importantes en la salud, la reproducción de peces y anfibios, la corrosión de metales y la destrucción de monumentos y construcciones de piedra, como veremos más adelante.

Otros : Algunos otros gases como el sulfuro de dihidrógeno (H2S) son contaminantes primarios, pero normalmente sus bajos niveles de emisión hacen que no alcancen concentraciones dañinas.

Tabla de datos de contaminantes con azufre

Compuesto

Fuentes principales

S Producido

(Tg y -1)

Concentración típica

Tiempo de Vida

Sumidero

 

 

 

Natural

Contaminado

 

 

Sulfuro de carbonilo

(COS)

Suelos, Marismas, Quema de biomasa

4.7 

500 pptv

?

44 años

Fotolisis Océanos , Estratosfera

Disulfuro de carbono

(CS2 )

Océanos, Suelos

106

15-30 pptv

100-200 pptv

12 días

Por fotolisis produce SO2

Disulfuro de dimetilo DMS ((CH3) 2S)

Descomposición de algas en el océano

27-56

<10 pptv

100 pptv

0.6 días

Deposición en océano Oxidación a SO2

Sulfuro de hidrógeno

(H2 S)

Reducción bacteriana, Suelos y humedales

variable

30-100 pptv*

330-810 pptv

4.4 días

Fotolisis

Dióxido de Azufre(SO2)

Origen humano, Volcanes, Oxidación de H2S

103

24-90 pptv

>5 ppbv

2-4 días

Deposición seca y húmeda, Oxidación a SO4-2

Sulfato 

(SO4-2)

Superficie mar Oxidación desde SO2

38

0.01 m gs/m3

>2.5m gs/m3

1 semana

Deposición seca y húmeda

 

Óxidos de nitrógeno

Incluyen el óxido nítrico (NO), el dióxido de nitrógeno (NO2) y el óxido nitroso (N2O).

NOx (conjunto de NO y NO2)

El óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) se suelen considerar en conjunto con la denominación de NOx . Son contaminantes primarios de mucha trascendencia en los problemas de contaminación.

El emitido en más cantidad es el NO, pero sufre una rápida oxidación a NO2, siendo este el que predomina en la atmósfera. NOx tiene una vida corta y se oxida rápidamente a NO3- en forma de aerosol o a HNO3 (ácido nítrico). Tiene una gran trascendencia en la formación del smog fotoquímico, del nitrato de peroxiacetilo (PAN) e influye en las reacciones de formación y destrucción del ozono, tanto troposférico como estratosférico, así como en el fenómeno de la lluvia ácida. En concentraciones altas produce daños a la salud y a las plantas y corroe tejidos y materiales diversos.

Las actividades humanas que los producen son, principalmente, las combustiones realizadas a altas temperaturas.  Más de la mitad de los gases de este grupo emitidos en España proceden del transporte.

Óxido nitroso(N2O)

En la troposfera es inerte y su vida media es de unos 170 años. Va desapareciendo en la estratosfera en reacciones fotoquímicas que pueden tener influencia en la destrucción de la capa de ozono. También tiene efecto invernadero

Procede fundamentalmente de emisiones naturales (procesos microbiológicos en el suelo y en los océanos) y menos de actividades agrícolas y ganaderas (arededor del 10% del total).

Otros

Algunos otros gases como el amoniaco (NH3) son contaminantes primarios, pero normalmente sus bajos niveles de emisión hacen que no alcancen concentraciones dañinas. El amoníaco que se emite a la atmósfera en España se origina casi exclusivamente en el sector agrícola y ganadero

 

Ciclo básico de los óxidos de Nitrógeno en la atmósfera.

Los óxidos de nitrógeno, en la atmósfera sufren una serie de transformaciones que conducen a la formación de ozono. Bajo la influencia de la luz solar, el NO2 se disocia dando lugar a la formación de oxígeno atómico:

NO2+ hn NO + O (1)

El oxígeno atómico, a su vez se combina rápidamente con el oxígeno molecular dando lugar a ozono:

O + O2 O3 (2)

Ahora bien, el ozono también es capaz de reaccionar con el NO dando lugar a NO2:

NO + O3 NO2 + O2 (3)

De esta forma podemos dibujar el ciclo que sufren los óxidos de nitrógeno en la atmósfera, tal y como se refleja en la figura.

 

La concentración del ozono generado dependerá de las velocidades de las reacciones (1) y (3), que, a su vez dependen de las constantes cinéticas (k1 y k2) para estas reacciones y de las concentraciones de los reaccionantes:

O3 = k1 [NO2]/k2 [NO] (4)

Esta es expresión se conoce como la ecuación fotoestacionaria. Esta expresión nos permite conocer de forma cualitativa los niveles generados de ozono, dependiendo de las horas del día y de la cantidad de NO emitido. Sin embargo, la sóla presencia de óxidos de nitrógeno no explican los niveles de ozono encontrados en la troposfera, de modo que es necesario la introducción de otras especies químicas que expliquen estos niveles: estos son los hidrocarburos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabla de datos de contaminantes con nitrógeno

Compuesto

Fuentes principales

N Producido

(Tg y -1)

Concentración típica

Tiempo de Vida

Sumidero

 

 

 

Natural

Contaminada

 

 

Amoniaco (NH3)

Animales, Suelos, Combustión de biomasa 

54 

0.1 pptv

>6 pptv

6 Días

Conversión a NH4+

Ión amonio

(NH4+)

Conversión desde NH3

65 (?)

0.05 m g/m3

>1.5 m g/m3

5 días

Deposición húmeda y seca

Oxido nitroso

(N2O)

Suelo, Océano

41

310 ppbv

350 ppbv

170 años

Fotólisis en la estratosfera

Oxido nítrico (NO) y Dióxido de Nitrógeno (NO2) = NOx

Combustibles fósiles Iluminación, Incendio de biomasa, Suelos Oxidación de NO a NO2

48

<100 pptv

100 ppbv

<2 días

Oxidación a HNO3 y NO3- Fotolisis

Nitrato 

(NO3-)

Secundario desde NO

 

0.5 m g/m3

>10 m g/m3

5 días

Deposición húmeda y seca

 

Compuestos orgánicos volátiles

Este grupo incluye diferentes compuestos como el metano CH4, otros hidrocarburos, los clorofluorocarbonos(CFC) y otros.

Metano (CH4)

Es el más abundante y más importante de los hidrocarburos atmosféricos.

Es un contaminante primario que se forma de manera natural en diversas reacciones anaeróbicas del metabolismo. El ganado, las reacciones de putrefacción y la digestión de las termitas forma metano en grandes cantidades.  También se desprende del gas natural, del que es un componente mayoritario y en algunas combustiones. Asimismo se forman grandes cantidades de metano en los procesos de origen humano hasta constituir, según algunos autores, cerca del 50% del emitido a la atmósfera.

Desaparece de la atmósfera a consecuencia, principalmente, de reaccionar con los radicales OH formando, entre otros compuestos, ozono. Su vida media en la troposfera es de entre 5 y 10 años.

Se considera que no produce daños en la salud ni en los seres vivos, pero influye de forma significativa en el efecto invernadero y también en las reacciones estratosféricas.

En España la gran mayoría del metano emitido a la atmósfera procede de cuatro fuentes, en proporciones muy similares: la agricultura y ganadería, el tratamiento de residuos, el tratamiento y distribución de combustibles fósiles y las emisiones naturales que tienen lugar, sobre todo, en las zonas húmedas.

Otros hidrocarburos

En la atmósfera están presentes muchos otros hidrocarburos, principalmente procedentes de fenómenos naturales, pero también originados por actividades humanas, sobre todo las relacionadas con la extracción, el refino y el uso del petróleo y sus derivados. Sus efectos sobre la salud son variables. Algunos no parece que causen ningún daño, pero otros, en los lugares en los que están en concentraciones especialmente altas, afectan al sistema respiratorio y podrían causar cáncer. Intervienen de forma importante en las reacciones que originan el "smog" fotoquímico.

En España las emisiones de este tipo de compuestos proceden de procesos naturales que tienen lugar en los bosques (el 30%, aproximadamente), y del transporte por carretera (25%).

La composición de hidrocarburos en la atmósfera es muy variada, y aunque sus concentraciones son bajas, juegan un papel muy importante en las reacciones en la atmósfera.

Las reacciones que sufren los hidrocarburos en la atmósfera son de dos tipos:

Oxidación fotodisociación.

Estas reacciones dan lugar a la formación de radicales orgánicos de distintos tipos: compuestos de gran reactividad con electrones libres. De todos ellos, los radicales peroxilo los que juegan un papel más importante en la formación de ozono:

NO + ROO0 + O=CROO0 NO2 +RO0 + CO0O=O

De esta forma tenemos formación de NO2 sin consumo de ozono. Sin embargo también existe una reacción de desaparición del mismo por reacción con radicales orgánicos:

RCO0O=O + NO2 O=CROONO2

En la que se produce una formación de nitratos orgánicos también denominados PAN.

La combinación de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos en la atmósfera sufren por tanto el siguiente ciclo:

 

.

 

 

 

 

Smog Fotoquímico

 

Se define como smog fotoquímico el conjunto de productos iniciales, radicales y productos estables finales que hay lugar cuando la luz solar irradia la mezcla de hidrocarburos y de óxidos de nitrógeno en la atmósfera.

Dado q ue en este fenómeno tienen lugar gran cantidad de reacciones químicas, a la hora de estudiar la evolución del fenómeno en la realidad, se realizan estudios en cámaras de simulación donde se introducen los productos reaccionantes y se irradian con luz ultravioleta, siguiendo su evolución a lo largo del tiempo.

Clorofluorcarbonos

Son especialmente importantes por su papel en la destrucción del ozono en las capas altas de la atmósfera.

En la estratosfera se encuentran unas concentraciones de ozono superiores a las que podemos encontrar en la troposfera. Este ozono, sirve como protección para la vida terrestre, ya que absorbe la radiación ultravioleta, altamente peligrosa para el desarrollo de la vida.

El ozono en la estratosfera experimenta un ciclo natural de formación y destrucción:

O2 + hn O + O (l =242 nm)

O2 + O O3

O3 + hn O2 + O (l = 325 nm)

O3 + O 2 O2

De forma global no hay formación ni destrucción de ozono, pero aproximadamente 350.000 toneladas de ozono sufren este ciclo deformación destrucción diariamente.

La radiación ultravioleta procedente del sol suele dividirse en tres fracciones:

UV-A: (320-400 nm) relativamente menos peligrosa que las otras dos.

UV-B (290-320 nm) más peligrosa que es la absorbida por el ozono.

UV- C (<290 nm) que no suele penetrar en capas profundas de la atmósfera.

Los efectos dañinos de la radiación ultravioleta sobre los seres vivos son variados, pero podrían resumirse en los siguientes:

destrucción de plantas microscópicas y alteraciones genéticas en plantas.

Afecciones en los ojos de animales y del hombre.

Mayor incidencia de cáncer de piel.

Los niveles de ozono sufren una variación a lo largo de un año de forma estacional, de acuerdo con la insolación recibida: son menores en verano y mayores en invierno.

Las medidas de ozono en la estratosfera se iniciaron en el año 1956 mediante la instalación de un medidor Dobson en una estación de investigación en la Antartida. Los primeros valores experimentales indicaban una reducción significativa en los niveles de ozono pero fueron recibidos con cierto escepticismo. Sin embargo, medidas posteriores confirmaron esa tendencia decreciente, que además se acentuó a partir de 1976. Este fenómeno ha sido conocido desde entonces como el "agujero" de la capa de ozono. La presencia del mismo de forma más clara en la Antártida se debe a las condiciones climáticas especiales de esa zona, pero eso no quiere decir que los niveles globales de la capa de ozono no se hayan reducido.

Desde que se detectó el agujero de la capa de ozono se han propuesto diferentes teorías para su explicación, las cuales se pueden resumir en tres:

Teoría de la actividad solar: según la cual la radiación solar produce un exceso de óxidos de N en la estratosfera que serían los responsables de la desaparición del ozono.

Teoría dinámica: según la cual la circulación de gases en la atmósfera habría producido la reducción de los niveles de O3.

Teoría química: la más ampliamente aceptada, que responsabiliza a los clorofluorocarbonos (CFC) dela destrucción del ozono estratosférico.

Los CFC fueron sintetizados por primera vez en 1928 por la General Motors Corporation y con el tiempo empezaron a usarse como gas refrigerante en los frigoríficos para sustituir el gas amonio. Posteriormente, dada su estabilidad y bajo coste de producción, su uso se hizo más extensivo, empleándolos como agentes propelentes en sprays, como limpiadores en electrónica, esterilizante en hospitales, etc. Se estima que en 1988 se usaron unas 320.000 toneladas de CFC.

Los CFC emitidos en la superficie de la Tierra, ascienden lentamente hacia capas superiores de la atmósfera. La misma estabilidad de los CFC permite que en su ascenso hacia la estratosfera no sufran modificaciones. En la estratosfera, bajo la acción de la intensa radiación ultravioleta experimentan una fotodisociación:

CFC + hn Cl· CF

Generándose de esta forma radicales de cloro atómico muy reactivos. Estos reaccionan con el ozono del siguiente modo:

Cl· +O3 ClO· + O2

ClO· + O Cl· + O2

Que conducen a una desaparición neta de ozono, con la regeneración del átomo de cloro. De esta forma un sólo átomo de cloro es capaz de destruir hasta 100.000 átomos de ozono.

El cloro atómico activo o unido a oxígeno puede ser destruido mediante dos reacciones:

ClO + NO2 = ClONO2

CH4 + Cl = HCl + CH3

Estas reacciones, en condiciones normales servirían para neutralizar el cloro atómico generado, sin embargo las condiciones climatológicas especiales de la Antártida, hacen que esto no sea así.

En 1997, un gran número de países firmó el protocolo de Montreal por el que los países desarrollados se con prometieron a una reducción progresiva en la producción y uso de CFC, para llegar a 1996 a una reducción del 100%. En el mismo protocolo, los países en vías de desarrollo se comprometían a una reducción similar para el año 2010.

 

 

Tabla de datos de compuestos orgánicos volátiles

Compuesto

Fuentes principales

C Producido

(Tg/ao)

Concentración típica

Tiempo de Vida

Sumideros

 

 

 

Natural

Contaminado

 

 

Metano

(CH4)

Animales, Vegetación en putrefacción, Humedales

610

1650 pptv

>1800 pptv

10 años

Oxidación a CO, Suelos

Hidrocarburos (no metano) (NMHC)

Vegetación, Origen humano

var

few ppv

var

var

Reacciones fotoquímicas

 

Productos orgánicos

 Dioxinas, PAH (hidrocarburos aromáticos policíclicos), PCB (bifenilos policlorados) y otros compuestos orgánicos son moléculas que se caracterizan por ser muy estables químicamente y por tanto de difícil destrucción. Permanecen en el ecosistema años y algunas de ellas van acumulándose en la cadena trófica. Por esto las que son tóxicas son especialmente peligrosas y algunas son muy venenosas.

Dioxinas

Las dioxinas se han hecho muy conocidas en los últimos años porque preocupa su presencia en el ambiente ya que se encuentran en muchos lugares, aunque en bajas concentraciones, y algunas de ellas son extremadamente tóxicas. Junto con las dioxinas se suelen encontrar furanos que son unos compuestos químicos similares.

Las dioxinas y los furanos no se sintetizan deliberadamente, excepto en pequeñas cantidades para trabajos de investigación. Se producen sin querer, principalmente de dos maneras: 

en el proceso de fabricación de algunos pesticidas, conservantes, desinfectantes o componentes del papel;

cuando se queman a bajas temperaturas materiales como algunos productos químicos, gasolina con plomo, plástico, papel o madera.

Hay varios cientos de dioxinas y furanos pero en su mayoría sólo son ligeramente o nada tóxicos. Pero una docena de ellos están entre las sustancias más toxicas que se conocen. Una simple dosis de 6 millonésimas de gramo de la dioxina más letal que es la 2,3,7,8-TCDD, mata a una rata. Todavía no se sabe bien como afectan a los humanos estas sustancias. Se ha podido observar la acción de estos compuestos cuando alguna persona ha quedado expuesta por accidente a ellas, pero en estos casos sólo se puede conocer la dosis que han recibido muy aproximadamente. Por esto es arriesgado pronunciarse sobre los efectos que producen las distintas dosis, especialmente cuando hablamos de contacto con estas sustancias durante periodos de tiempo largos.
 

 también llamada 2,3,7,8-TCDD

 

Cuando algunas personas, por accidente, han estado expuestas a altas concentraciones de 2,3,7,8-TCDD han tenido diversos problemas de salud, pero casi todos ellos desaparecen pronto, excepto un fuerte acné (llamado cloroacné) que ha veces les ha durado décadas. Ningún estudio ha encontrado que las personas expuestas a estas sustancias, incluso aunque hayan recibido dosis muy altas, tengan índices de mortalidad más altos que lo normal.

A bastantes investigadores les preocupan más los efectos que a largo plazo pueden darse en personas expuestas a dosis muy bajas, que no provocan efectos apreciables a corto plazo. El problema con este tipo de sustancias es que no se eliminan con facilidad (tardan cinco años en reducirse a la mitad) ni se degradan y, por tanto, van acumulándose en los tejidos. En experimentos de laboratorio con animales se ha comprobado que dosis no letales pueden producir cáncer, defectos de nacimiento, reducción en la fertilidad y cambios en el sistema inmunitario.

La mayoría de los estudios que se han hecho con personas expuestas a estos productos no han encontrado que tengan más probabilidad de tener cáncer que los demás. Un estudio hecho por investigadores suecos encontró proporciones anormalmente altas de un extraño tipo de cáncer entre personas que trabajaban con herbicidas que contenían muy pequeñas cantidades de 2,3,7,8-TCDD. Pero estudios similares en otros países no han confirmado este resultado. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos considera el estudio de los investigadores suecos como una evidencia importante pero no adecuada de que estos productos producen cáncer en humanos. De todas formas recomienda que se tenga a esa sustancia como probablemente cancerígenos ya que producen cáncer en animales en los experimentos de laboratorio.

Las dioxinas y los furanos también reducen el éxito reproductivo en los animales de laboratorio al provocar nacimientos de bajo peso, camadas más pequeñas y abortos prematuros. Los problemas sólo suceden cuando es la madre la expuesta al 2,3,7,8-TCDD, nunca cuando es el macho, lo que demuestra que no se produce alteración del AND, sino alteraciones en el proceso de formación del embrión.

Se han hecho muchos estudios sobre defectos de nacimiento entre mujeres expuestas al 2,3,7,8-TCDD. Algunos han encontrado un número de nacimientos defectuoso mayor que el normal, pero en la mayoría de las investigaciones no se han encontrado evidencias de defectos de nacimiento o problemas reproductivos por este motivo.

Por lo que sabemos hasta ahora, con estudios minuciosos y detallados, las personas que han recibido dosis anormalmente altas de estas sustancias mantienen una salud normal. Todo indica que el hombre soporta estas sustancias mucho mejor que la mayoría de los animales de laboratorio. También es claro que trazas (concentraciones muy bajas, casi inapreciables) de estas sustancias se han encontrado en tejidos y en la leche materna de personas de muchos países; pero no podemos afirmar nada con seguridad sobre los efectos a largo plazo que esta contaminación puede suponer

PAH (Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos)

Los hidrocarburos aromáticos policíclicos son un grupo de más de 100 compuestos químicos que, aunque no se suelen fabricar con fines comerciales o industriales, exceptuando unos pocos para la fabricación de algunos plásticos, medicinas, colorantes y pesticidas; se forman en la combustión incompleta del carbón, petróleo, gas y otras sustancias orgánicas. 

Respecto a su peligrosidad para la salud podemos decir de ellos algo muy similar a lo afirmado en el caso de las dioxinas. En experimentos de laboratorio, usados a dosis altas, inducen la formación de cáncer, producen problemas de fertilidad y alteraciones en el desarrollo del embrión, etc.

Pero no se puede afirmar que dañen la salud humana, porque ningún estudio ha demostrado claramente relación entre la exposición a estas sustancias a dosis normales en el ambiente y el desarrollo de enfermedades. De todas formas son sustancias bajo sospecha y se sigue estudiando su posible peligrosidad y buscando formas de evitar su emisión al ambiente

PCB (Bifenilos PoliClorados)

Los PCB son un grupo de 209 compuestos químicos sintetizados por el hombre, entre los cuales hay sustancias de muy distinta toxicidad. Por sus características de buen poder aislante y no ser inflamables, algunos de ellos se han usado mucho como líquidos refrigerantes y lubrificantes en transformadores y otros equipos eléctricos. También se han utilizado en la fabricación de pinturas y plásticos, como aceites hidráulicos, etc. En bastantes países se dejaron de fabricar a finales de la década de 1970 cuando se encontraron signos de que son sustancias dañinas para el ambiente y posiblemente para la salud. 

Los PCBs son sustancias muy persistentes que tienden a acumularse en los tejidos grasos. Su toxicidad es moderada pero se sospecha que como en el caso de las dioxinas y los PAH, puedan inducir cáncer y dañar al sistema nervioso y al desarrollo embrionario.

 

 

 

 

 

Partículas y aerosoles

Aerosoles primarios

Aerosoles secundarios

Impacto sobre el clima

En la atmósfera permanecen suspendidas substancias muy distintas como partículas de polvo, polen, hollín (carbón), metales (plomo, cadmio), asbesto, sales, pequeñas gotas de ácido sulfúrico, dioxinas, pesticidas ,etc. Se suele usar la palabra aerosol para referirse a los materiales muy pequeños, sólidos o líquidos. Partículas se suele llamar a los sólidos que forman parte del aersol,   mientras que se suele llamar  polvo a la materia sólida de tamaño un poco mayor (de 20 micras o más). El polvo suele ser un problema de interés local, mientras que los aerosoles pueden ser transportados muy largas distancias.

Según su tamaño pueden permanecer suspendidas en la atmósfera desde uno o dos días, las de 10 micrómetros o más, hasta varios días o semanas, las más pequeñas. Algunas de estas partículas son especialmente tóxicas para los humanos y, en la práctica, los principales riesgos para la salud humana por la contaminación del aire provienen de este tipo de polución, especialmente abundante en las ciudades.

Aerosoles primarios

Los aerosoles emitidos a la atmósfera directamente desde la superficie del planeta proceden principalmente, de los volcanes, la superficie oceánica, los incendios forestales, polvo del suelo, origen biológico (polen, hongos y bacterias) y actividades humanas.

Aerosoles secundarios

Los aerosoles secundarios se forman en la atmósfera por diversas reacciones químicas que afectan a gases, otros aerosoles, humedad, etc. Suelen crecer rápidamente a partir de un núcleo inicial.

Entre los aerosoles secundarios más abundantes están los iones sulfato alrededor de la mitad de los cuales tienen su origen en emisiones producidas por la actividad humana. Otro componente importante de la fracción de aerosoles secundarios son los iones nitrato.

La mayor parte de los aerosoles emitidos por la actividad humana se forman en el hemisferio Norte y como no se expanden por toda la atmósfera tan rápido como los gases, sobre todo porque su tiempo de permanencia medio en la atmósfera no suele ser mayor de tres días, tienden a permanecer cerca de sus lugares de producción.

Impacto sobre el clima

Los aerosoles pueden influir sobre el clima de una manera doble. Pueden producir calentamiento al absorber radiación o pueden provocar enfriamiento al reflejar parte de la radiación que incide en la atmósfera. Por este motivo, no está totalmente clara la influencia de los aerosoles en las distintas circunstancias atmosféricas. Probablemente contribuyen al calentamiento en las áreas urbanas y siempre contribuyen al enfriamiento cuando están en la alta atmósfera porque reflejan la radiación disminuyendo la que llega a la superficie.

Oxidantes

Ozono (O3)

Ozono estratosférico

Ozono troposférico

El ozono es la substancia principal en este grupo, aunque también otros compuestos actúan como oxidantes en la atmósfera.

Ozono (O3)

El ozono, O3, es una molécula formada por átomos de oxígeno. Se diferencia del oxígeno molecular normal en que este último es O2.

El ozono es un gas de color azulado que tiene un fuerte olor muy característico que se suele notar después de las descargas eléctricas de las tormentas. De hecho, una de las maneras más eficaces de formar ozono a partir de oxígeno, es sometiendo a este último a potentes descargas eléctricas.

Es una sustancia que cumple dos papeles totalmente distintos según se encuentre en la estratosfera o en la troposfera.

Ozono estratosférico

El que está en la estratosfera (de 10 a 50 km.) es imprescindible para que la vida se mantenga en la superficie del planeta porque absorbe las letales radiaciones ultravioletas que nos llegan del sol

Ozono troposférico

El ozono que se encuentra en la troposfera, junto a la superficie de la Tierra, es un importante contaminante secundario. El que se encuentra en la zona más cercana a la superficie se forma por reacciones inducidas por la luz solar en las que participan, principalmente, los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos presentes en el aire. Es el componente más dañino del smog fotoquímico y causa daños importantes a la salud, cuando está en concentraciones altas, y frena el crecimiento de las plantas y los árboles.

En la parte alta de la troposfera suele entrar ozono procedente de la estratosfera, aunque su cantidad y su importancia son menores que el de la parte media y baja de la troposfera.

En España, como en otros países mediterráneos, durante el verano se dan condiciones meteorológicas favorables para la formación de ozono: altas temperaturas, cielos despejados, elevada insolación y vientos bajos, especialmente en la costa mediterránea y sur de la Península. En bastantes ocasiones a lo largo del año se suelen superar, en numerosas estaciones de control, los umbrales marcados por la Directiva de la Unión Europea de protección a la salud, de protección a la vegetación y los de información a la población; pero no suele haber episodios de superación del umbral de alerta, a diferencia de otras zonas de Europa o Estados Unidos en los que no son raros.

 

Substancias radiactivas

Isótopos radiactivos como el radón 222, yodo 131, cesio 137 y cesio 134, estroncio 90, plutonio 239, etc. son emitidos a la atmósfera como gases o partículas en suspensión. Normalmente se encuentran en concentraciones bajas que no suponen peligro, salvo que en algunas zonas se concentren de forma especial.

El problema con estas substancias está en los graves daños que pueden provocar. En concentraciones relativamente altas (siempre muy bajas en valor absoluto) pueden, provocar cáncer, afectar a la reproducción en las personas humanas y el resto de los seres vivos dañando a las futuras generaciones, etc.

Su presencia en la atmósfera puede ser debida a fenómenos naturales. Por ejemplo, algunas rocas, especialmente los granitos y otras rocas magmáticas, desprenden isótopos radiactivos. Por este motivo en algunas zonas hay una radiactividad natural mucho más alta que en otras. Así, por ejemplo, a finales del siglo pasado se pusieron de moda algunas playas de Brasil en las que la radiactividad era más alta que lo normal, porque se pensaba que por ese motivo tenían propiedades curativas.

En la actualidad preocupa de forma especial la acumulación de radón que se produce en casas construidas sobre terrenos de alta emisión de radiactividad. Según algunos estudios hechos en Estados Unidos, hasta un 10% de las muertes por cáncer de pulmón que se producen en ese país se podrían deber a la acción carcinogénica del radón 222.

El iodo 131, cuya vida media es de 8,1 años, se produce en abundancia en los procesos de fisión nuclear, se deposita en la hierba y entra en la cadena alimenticia humana a través de la leche. Se tiende a acumular en la glándula tiroides en donde puede provocar cáncer, especialmente en niños que reciben más de 1500 mSv por este motivo.

El cesio 137 y el cesio 134 que se forma a partir del 137 se pueden acumular en los tejidos blandos de los organismos.

El estroncio 90 es muy peligroso, con una vida media de 28 años. Químicamente es similar al calcio lo que facilita el que se deposite en los huesos y puede causar cánceres y daños genéticos.

Algunas actividades humanas en las que se usan o producen isótopos radiactivos, como las armas nucleares, las centrales de energía nuclear, y algunas prácticas médicas, industriales o de investigación, también producen contaminación radiactiva. Bien conocida es la explosión ocurrida en la central de Chernobyl que produjo una nube radiactiva que se extendió a miles de kilómetros, contaminando países de todo el hemisferio Norte.

Calor

El calor producido por la actividad humana en algunas aglomeraciones urbanas llega a ser un elemento de cierta importancia en la atmósfera de estos lugares. Por esto se considera una forma de contaminación aunque no en el mismo sentido, lógicamente, que el ozono o el monóxido de carbono o cualquier otro de los contaminantes estudiados.

Su influencia puede ser importante en la génesis de los contaminantes secundarios

Las combustiones domésticas y las industriales, seguidas del transporte y las centrales de energía son las principales fuentes de calor, aunque su importancia relativa varía mucho de unos lugares a otros. La falta de vegetación en las ciudades y el exceso de superficies pavimentadas, entre otors factores, agravan el problema. En Manhattan, por ejemplo, se han medido flujos de calor artificial del orden de 630 Wm-2

Ruido

Puede ser un factor a tener muy en cuenta en lugares concretos: junto a las autopistas, aeropuertos, ferrocarriles, industrias ruidosas; o en fenómenos urbanos: locales o actividades musicales, cortadoras, sirenas, etc.

Cuando una persona está sometida a un nivel alto de ruido durante un tiempo prolongado, sus oídos se dañan. Según algunos estudios, alrededor de un tercio de las disminuciones de la capacidad auditiva en los países desarrollados son debidas al exceso de ruido.

Para disminuir el ruido se usan diferentes medidas. En algunos trabajos se deben usar auriculares de protección especiales. En otros casos aíslan los motores y otras estructuras ruidosas de máquinas, electrodomésticos, vehículos, etc. para que no metan tanto ruido. En autopistas, fábricas, etc., se usan barreras que absorban el ruido.

 

 

 

 

 

 

 

Contaminantes secundarios

Contaminación fotoquímica

La contaminación fotoquímica se produce como consecuencia de la aparición en la atmósfera de oxidantes, originados al reaccionar entre sí los óxidos de nitrógeno, los hidrocarburos y el oxígeno en presencia de la radiación ultravioleta de los rayos del sol. La formación de los oxidantes se ve favorecida en situaciones estacionarias de altas presiones (anticiclones) asociados a una fuerte insolación y vientos débiles que dificultan la dispersión de los contaminantes primarios.

El mecanismo de formación de los oxidantes fotoquímicos es complejo, realizándose por etapas a través de una serie de reacciones químicas. El proceso completo puede ser simplificado en las tres etapas siguientes:

Formación de oxidantes a través del ciclo fotolítico del NO2

NO2 + Radiación ultravioleta --->NO + O
O + O
2 --> O3
O
3 + NO --> NO2 + O
2

Formación de radicales libres activos. La presencia en el aire de hidrocarburos hace que el ciclo fotolítico se desequilibre al reaccionar éstos con el oxígeno atómico y el ozono generado, produciendo radicales libres muy reactivos.

O3 + 3HC --> 3HCO-

Formación de productos finales. Los radicales libres formados reaccionan con otros radicales, con los contaminantes primarios y con los constituyentes normales del aire, dando lugar a los contaminantes fotoquímicos según las reacciones:

HC-3 + HC --> Aldehídos, ketonas, etc.

HCO2 + NO2 --> Nitratos de peroxiacilo (PAN)

La mezcla resultante de todas estas sustancias da lugar a la denominada contaminación fotoquímica o «smog fotoquímico», tipo Los Angeles, como normalmente se le conoce, debido a que fue en esta ciudad californiana donde se observó por primera vez. Este tipo de contaminación se presenta cada vez con más frecuencia en las grandes ciudades de los países industrializados, sindo muy interesante el estudio de la variación durante el día de la concentración de los contaminantes que intervienen en el mecanismo de formación de los oxidantes fotoquímicos.

En las primeras horas de la mañana se produce una intensa emisión de hidrocarburos (HC) y óxido nítrico (NO) al comenzar la actividad humana en las grandes ciudades (encendido de las calefacciones y tráfico intenso). El óxido nítrico (NO) se oxida a óxido nitroso (NO2) aumentando la concentración de este último en la atmósfera. Las concentraciones superiores de NO2 unido a que la radiación solar se va haciendo más intensa, ponen en marcha el ciclo fotolítico del NO2, generando oxígeno atómico que al transformarse en ozono conduce a un aumento de la concentración de este elemento y de radicales libres de hidrocarburos. Estos, al combinarse con cantidades apreciables de NO, producen una disminución de este compuesto en la atmósfera. Este descenso en la concentración de NO impide que se complete el ciclo fotolítico aumentando rápidamente la concentración de ozono (O3).

A medida que avanza la mañana la radiación solar favorece la formación de oxidantes fotoquímicos, aumentando su concentración en la atmósfera. Cuando disminuyen las concentraciones de los precursores (NOx y HC) en la atmósfera, cesa la formación de oxidantes y sus concentracciones disminuyen al avanzar el día. De aquí que la contaminación fotoquímica se manifieste principalmente por la mañana en las ciudades

 

Acidificación del medio ambiental (lluvias ácidas)

Entendemos por acidificación del medio ambiente la pérdida de la capacidad neutralizante del suelo y del agua, como consecuencia del retorno a la superficie de la tierra en forma de ácidos de los óxidos de azufre y nitrógeno descargados a la atmósfera.

La acidificación es un ejemplo claro de las interrelaciones entre los distintos factores ambientales, atmósfera, suelo, agua y organismos vivos. Así la contaminación atmosférica producida por los SOx y NOx afecta directa o indirectamente al agua, al suelo y a los ecosistemas.

La amplitud e importancia de la acidificación del medio es debida, principalmente, a las grandes cantidades de óxidos de azufre y de nitrógeno lanzados a la atmósfera, siendo de destacar que del total de las emisiones de SO2 en el globo terrestre, aproximadamente la mitad son emitidas por las actividades humanas (antropogénicas) y que la mayor parte de éstas se producen en las regiones industrializadas del Hemisferio Norte que ocupan menos del 5% de la superficie terrestre.

El proceso de acidificación se origina de la siguiente forma:

El azufre se encuentra en un principio en estado elemental, fijado en los combustibles fósiles.

El nitrógeno en forma elemental se encuentra en el aire y también en los combustibles.

Durante el proceso de la combustión de los combustibles fósiles se liberan el azufre y el nitrógeno, emitiéndose, en su mayor parte por las chimeneas, a la atmósfera como dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx), respectivamente.

Los óxidos de azufren y nitrógeno sufren una serie de fenómenos tales como transporte a gran distancia, reacciones químicas, precipitación y deposición. Con el tiempo estos óxidos y los distintos compuestos a que dan lugar retornan a la superficie de la tierra donde son absorbidos por los suelos, el agua o la vegetación.

El proceso de retorno a la tierra puede realizarse de dos maneras:

Deposición seca. Una fracción de los óxidos vertidos a la atmósfera retornan a la superficie de la tierra en forma gaseosa o de aerosoles. Esto puede ocurrir cerca de las fuentes de emisión de los contaminantes o a distancia de hasta algunos cientos de kilómetros de la misma, en función de las condiciones de dispersión. No obstante, la deposición en seco es predominante en zonas próximas al foco emisor.

Deposición húmeda. La mayor parte de los SO2 y NOx que permanecen en el aire sufren un proceso de oxidación que da lugar a la formación de ácido sulfúrico (SO4H2) y ácido nítrico (NO3H). Estos ácidos se disuelven en las gotas de agua que forman las nubes y en las gotas de lluvia, retornando al suelo con las lprecipitaciones. Una parte de estos ácidos queda neutralizada por sustancias presentes en el aire tales como el amoníaco, formando iones de amonio (NH4-).

Los ácidos disueltos consisten en iones de sulfato, iones nitrato e iones de hidrógeno. Todos estos iones están presentes en las gotas de lluvia, lo que da lugar a la acidificación de la misma.

 

Rotura de la capa de ozono

Uno de los grandes problemas causados por las reacciones que tienen lugar entre los contaminantes de la atmósfera es el de la disminución de la capa de ozono de la estratosfera como consecuencia de la descarga de determinadas sustancias a la atmósfera.

El ozono contenido en la estratosfera se puede descomponer a través de una serie de reacciones cíclicas en las que intervienen radicales que contienen hidrógeno y nitrógeno. El ozono se puede descomponer también por absorción de radiación ultravioleta, produciendo oxígeno atómico y molecular.

Como consecuencia de estas reacciones de producción y destrucción se forma una capa de ozono cuyo espesor varía cíclicamente, tanto diaria como estacionalmente. Se han detectado como potencialmente peligrosas para la capa de ozono, tres tipos de actividades humanas:

Generación de gran cantidad de óxidos de nitrógeno emitidos por los aviones supersónicos como el Concorde y los cohetes espaciales.

Producción de óxidos nitrosos como resultado de la acción desnitrificadora de las bacterias en el suelo. Los óxidos nitrosos son productos relativamente estables que pueden persistir en la troposfera, llegando a alcanzar la estratosfera donde se pueden descomponer en ´xido nítrico que es activo en la destrucción del ozono. Esta es probablemente la principal fuente del óxido de nitrógeno presente en la estratosfera y el principal agente de destrucción del ozono en el ciclo natural.

Finalmente, los átomos libres de cloro pueden producir la destrucción del ozono a través de una serie de reacciones. La presencia de estos átomos de cloro en la estratosfera se debe a las reacciones que sufren los clorofluorcarbonos cuando se dispersan en la atmósfera. En las últimas décadas dos de estos productos, el CF2Cl2 y el CFCl3 se han utilizado con gran profusión como refrigerantes en la industria y especialmente como propelentes de las aspersiones ("spray"), debido a su alta estabilidad química, baja toxicidad y no ser inflamables. Su estabilidad química es la que permite la migración de estos productos hasta la estratosfera, en la que se descomponen como consecuencia de la radiación ultravioleta produciendo átomos de cloro.

 

Origen

Los contaminantes presentes en la atmósfera proceden de dos tipos de fuentes emisoras bien diferenciadas: las naturales y las antropogénicas. En el primer caso la presencia de contaminantes se debe a causas naturales, mientras que en el segundo tiene su origen en las actividades humanas.

Las emisiones primarias originadas por los focos naturales provienen fundamentalmente de los volcanes, incendios forestales y descomposición de la materia orgánica en el suelo y en los océanos. Por su parte, los principales focos antropogénicos de emisiones primarias los podemos clasificar en:

Procesos industriales

Instalaciones fijas de combustión

Domésticos

Instalaciones de calefacción

Vehículos automóviles

Aeronaves

Buques

Aglomeraciones industriales

Áreas urbanas

Si atendemos a la distribución espacial de la emisión de contaminantes, podemos clasificar los focos en: puntuales, tales como las chimeneas industriales aisladas; lineales, por ejemplo, las calles de una ciudad, las carreteras y autopistas; y planos, las aglomeraciones industriales y las áreas urbanas son los ejemplos más representativos.

En el cuadro siguiente se muestra la proporción entre las emisiones primarias naturales y antropogénicas para los distintos contaminantes.

 

Focos de emisión

Contaminante

Antropogénicos
%

Naturales
%

Aerosoles

11.3

88.7

SOx

42.9

57.1

CO

  9.4

90.6

NO

11.3

88.7

HC

15.5

84.5

 

 

 

 

 

 

 

Las cifras anteriores muestran la gran importancia que, en cuanto a emisiones globales, tienen las fuentes naturales de emisión de contaminantes en relación con los antropogénicos, excepto en el caso de las emisiones de anhídrido sulfuroso en que casi se igualan ambas.

Atendiendo a la distribución espacial de estas emisiones se observa que en las regiones más industrializadas de Europa y Norteamérica las emisiones antropogénicas de SO2 alcanzan proporciones muy superiores a las naturales. Así en el Norte de Europa las emisiones antropogénicas originan alrededor del 90% del azufre que está en circulación en la atmósfera.

Otra circunstancia a tener en cuenta es que los focos de emisión antropogénicos están concentrados, por lo general, en áreas urbanas e industriales. Este conjunto de circunstancias hacen que la contribución de las emisiones antropogénicas al problema de la contaminación atmosférica a escala regional sea predominante.

Focos antropogénicos de emisión

Los principales focos de contaminación atmosférica de origen antropogénico son las chimeneas de las instalaciones de combusión para generación de calor y energía elétrica, los tubos de escape de los vehículos automóviles y los procesos industriales.

Contaminantes emitidos por los vehículos automóviles

En las últimas décadas, el automóvil ha aparecido de forma masiva en las ciudades, contribuyendo a incrementar los problemas de contaminación atmosférica como consecuencia de los gases contaminantes que se emiten por los tubos de escape. Los principales contaminantes lanzados por los automóviles son: monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos no quemados (HC), y compuestos de plomo.

No todos los vehículos lanzan los distintos tipos de contaminantes en las mismas proporciones; éstas dependerán del tipo de motor que se utilice. Los vehículos que emplean gasolina como carburante emiten principalmente monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y compuestos de plomo. La emisión de este último tipo de contaminante se debe a la presencia en algunos tipos de gasolina de tetraetilo de plomo, aditivo que se añade para aumentar su índice de octano.

Los principales contaminantes emitidos por los vehículos que utilizan motores de ciclo diésel (camiones y autobuses, por ejemplo) son partículas sólidas en forma de hollín que da lugar a los humos negros, hidrocarburos no quemados, óxidos de nitrógeno y anhídrido sulfuroso procedente del azufre contenido en el combustible.

Calefacciones domésticas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Las instalaciones de calefacción domésticas son una de las principales fuentes de contaminación atmosférica de las grandes ciudades. Este tipo de focos puede contribuir con un 20 a 30% de las emisiones totales a la atmósfera en áreas urbanas. Los principales contaminantes producidos dependen del tipo de combustible empleado.

En el caso del carbón los principales contaminantes producidos son: anhídrido sulfuroso, cenizas volantes, hollines, metales pesados y óxidos de nitrógeno. Cuando el combustible empleado es líquido (gasóleo o gasoil), los principales contaminantes emitidos son: SO2, SO3, NOx, hidrocarburos volátiles no quemados y partículas carbonosas.

El gas natural es el combustible más limpio de los actualmente disponibles para calefacción, siendo su producción de contaminantes despreciable respecto a los otros combustibles. A la introducción masiva del gas para calefacciones domésticas, sustituyendo al carbón y al gasoil anteriormente utilizados, se debe en gran parte el éxito del Plan de Descontaminación Atmosférica de la ciudad de Londres (Gran Bretaña).

Calderas industriales de generación de calor

Entre las distintas fuentes de contaminación atmosférica de origen industrial, la combustión de combustibles fósiles para la generación de calor y electricidad ocupa un lugar preponderante, tanto por la cantidad como por los tipos de contaminantes emitidos. Especial atención merecen las centrales térmicas de producción de electricidad.

Los combustibles utilizados por este tipo de instalaciones son el carbón y el fuel-oil. La producción de contaminantes depende en gran medida de la calidad del combustible, en especial de las proporciones de azufre y cenizas contenidas en el mismo y del tipo de proceso de combustión empleado.

Durante el proceso de combustión se libera a la atmósfera el azufre contenido en el combustible en forma de anhídrido sulfuroso. Junto con otros contaminantes como óxidos de nitrógeno, dióxido de carbono, metales pesados y una gran variedad de sustancias. Cuando se utiliza como combustible el carbón, se emiten abundantes partículas finas que pueden ser trasladadas a grandes distancias.

Contaminantes emitidos por la industria

La contaminación de origen industrial se caracteriza por la gran cantidad de contaminantes producidos en las distintas fases de los procesos industriales y por la variedad de los mismos. Por otra parte, en los focos de emisión industriales se suelen combinar las emisiones puntuales, fácilmente controlables, con emisiones difusas de difícil control

Los tipos de contaminantes producidos por los focos industriales dependen fundamentalmente del tipo de lproceso de producción empleado, de la tecnología utilizada y de las materias primas usadas. Las actividades industriales que producen contaminantes atmosféricos son muy variadas, pero los principales focos están en los procesos productivos utilizados en las industrias básicas.

Entre los sectores que dan lugar a la mayor emisión de contaminantes atmosféricos podemos destacar:

La siderurgia integral. Produce todo tipo de contaminantes y en cantidades importantes, siendo los principales: partículas, SOx, CO, NOx, fluoruros y humos rojos (óxidos de hierro).

Refinerías de petróleo. Producen principalmente: SOx, HC, CO, NOx, amoniaco, humos y partículas.

Industria química.Produce, dependiendo del tipo de proceso empleado: SO2, nieblas de ácidos sulfúrico, nítrico y fosfórico y da lugar a la producción de olores desagradables.

Industrias básicas del aluminio y derivados del fluor. Producen emisiones de contaminantes derivados del flúor.

 

 

 

 

Orígenes de los modernos reglamentos de la contaminación del aire

A veces tenemos el concepto erróneo de que los intentos por reglamentar la contaminación del aire empezaron en los últimos decenios. En realidad, las diversas leyes de contaminación del aire han existido al menos desde hace un siglo. Lo que es nuevo es el conocimiento generalizado del público en cuanto a la grave amenaza que representa la contaminación del aire para la salud y la función de liderazgo que han asumido los gobiernos en su control. La preocupación por este tema ha permitido la elaboración de leyes más completas para manejar el control de la contaminación del aire en nuestros días. Esta lección señala los puntos principales de estas leyes y proporciona un resumen de los antecedentes del control de la contaminación de aire.

Si se comparan los esfuerzos para controlar la contaminación del aire con los del agua, las leyes y reglamentos que protegían el abastecimiento de agua se promulgaron mucho antes, pues ya desde la Edad Media se reconocieron los efectos de la contaminación del agua sobre la salud de los seres humanos.

Inicialmente, se consi-deraba que la contami-nación del aire era más una molestia que una amenaza para la salud humana. Sin embargo, ya en 1306 se promulgaron algunas leyes para prevenir la conta-minación del aire. Ese mismo año, Eduardo I de Inglaterra prohibió la quema de carbón en los hornos de artesanos debido a los gases hediondos. Siglos después, Elizabeth I prohibió, por similares razones estéticas, la quema del carbón en Londres mientras el Parlamento estuviera en sesión.

Con el transcurso de los años, la contaminación del aire empeoró, pero aún no se le reconocía ampliamente como una amenaza para la salud del hombre. Aunque algunos científicos y médicos percibían a la contaminación de aire como un problema de salud pública, los primeros esfuerzos de control se referían a los efectos estéticos o sobre el bienestar de las personas. A fines del siglo XIX y principios del XX, se promulgaron muchas ordenanzas para el control del humo en Inglaterra y Estados Unidos. Estas disposiciones fueron los primeros estatutos promulgados para controlar la contaminación del aire.

El retraso en reconocer a la contaminación del aire como un riesgo para la salud se debió en parte a la naturaleza misma de la contaminación, pues ésta no es tan evidente como la del agua. Por consiguiente, puede ser ignorada como una amenaza para la salud hasta que el problema alcance proporciones de crisis. Así ocurrió en los episodios de contaminación del aire en el valle de Meuse, Bélgica, en 1930; en Donora, Pennsylvania, en 1948; y en Londres, Inglaterra, en 1952. Las condiciones en esos lugares empeoraron progresivamente hasta que surgieron consecuencias graves en la salud pública. Estos y otros episodios similares, que ayudaron a probar que la contaminación del aire afecta la salud, fueron el incentivo para establecer leyes más rigurosas de control de la contaminación.


Esfuerzos para controlar la contaminación del aire en los Estados Unidos

Inicialmente, los gobiernos municipales se encargaron de aprobar y hacer cumplir la legislación sobre el control de la contaminación del aire. Luego, en la década de 1950, el gobierno federal de los Estados Unidos inició los esfuerzos para controlar la contaminación del aire con la aprobación de la Ley para el Control de la Contaminación del Aire de 1955. Esta fue la primera ley federal de contaminación del aire y estableció programas federales para investigar los efectos de la contaminación del aire sobre la salud y el bienestar. También autorizó al gobierno federal proporcionar asistencia técnica a los gobiernos estatales. En 1963 y 1965 se aprobaron leyes adicionales.

La Ley del Aire Limpio de 1970

La aprobación de la Ley del Aire Limpio de 1970 marcó el inicio de los esfuerzos modernos para controlar la contaminación del aire en los Estados Unidos. Esta ley coincidió con la formación de la Agencia de Protección Ambiental (Environmental Protection Agenecy - EPA) que estableció un cambio en la política estadounidense relacionada con el control de la contaminación del aire.

Si bien anteriormente el gobierno federal había tenido principalmente una función educativa y de asesoría, la nueva EPA recalcó el cumplimiento estricto de las leyes que prevenían la contaminación del aire.

Normas nacionales de calidad del aire ambiental y contaminantes criterio

El aspecto saltante de las enmiendas de 1970 fue el establecimiento de un enfoque gerencial para el manejo de la calidad del aire basado en la adopción de las normas nacionales de calidad del aire ambiental (NNCAA). Estas normas limitan la concentración de los contaminantes que ponen en peligro la salud o bienestar público y que se encuentran en ambientes exteriores.

Inicialmente, las NNCAA se establecieron para seis contaminantes:

material particulado

dióxido de azufre

dióxido de nitrógeno

monóxido de carbono

oxidantes fotoquímicos

hidrocarburos sin metano

Estos contaminantes se conocen como contaminantes criterio porque las normas se basaron en documentos sobre criterios de calidad del aire. La lista de los contaminantes criterio fue cambiada posteriormente.

Para cada contaminante criterio se establecieron normas primarias y secundarias. Las primarias se fijaron en niveles que protegían la salud pública; las secundarias se fijaron en niveles que protegían el bienestar público. La EPA estableció la base técnica para las normas en documentos de criterios de calidad del aire.

Las acciones específicas para el control de la contaminación del aire se iniciaron teniendo a las NNCAA como metas tangibles. Estas acciones incluían el establecimiento de los límites de emisión cuantificables para cumplir las NNCAA y el desarrollo de un sistema para asegurar el cumplimiento de esos límites

Normas de rendimiento para fuentes estacionarias y móviles

La Ley del Aire Limpio de 1970 determinó metas ambiciosas para las fuentes móviles y estacionarias de contaminación del aire. La nueva ley requirió que para 1975 los fabricantes de automóviles redujeran 90% de la emisión de contaminantes en los nuevos vehículos. Se fijaron límites específicos para las emisiones de monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno. Esto forzó a la industria automotriz a desarrollar nuevas tecnologías para el control de emisiones.

La Ley del Aire Limpio de 1970 requirió que los nuevos vehículos redujeran 90% de la emisión de contaminantes para 1975.

Planes de implementación de los estados

Otro requisito principal de la ley de 1970 fue que cada estado presentase un plan de implementación a la EPA. Estos planes, que aún están en vigencia, detallan los pasos que se deben seguir para cumplir las normas de calidad del aire. Cada estado estuvo obligado a establecer regiones de control de la calidad del aire (RCCA) en todas las zonas geográficas del estado. La EPA tiene que aprobar el plan de implementación antes de que el estado se prepare para hacer cumplir el plan.

Otro requisito principal de la ley de 1970 fue que cada estado presentase un plan de ejecución a la EPA

Normas nacionales para la emisión de contaminantes peligrosos del aire

La Ley del Aire Limpio de 1970 también requirió que la EPA reglamentase los contaminantes tóxicos o peligrosos del aire. Los reglamentos se llaman normas nacionales para la emisión de contaminantes peligrosos del aire (NNECPA). La ley requirió que la EPA fijara las normas con un amplio margen de seguridad para proteger la salud pública teniendo en cuenta el riesgo de estos contaminantes. Hasta la fecha, se han establecido las NNECPA para ocho contaminantes tóxicos de aire:

berilio

mercurio

cloruro de vinilo

benceno

radionucleidos

arsénico

asbesto

radón

Lineamientos para el control

Otro requisito de la Ley del Aire Limpio de 1970 para la EPA fue proporcionar asistencia técnica a los estados a fin de apoyar sus planes de implementación. En un programa de apoyo, la EPA establece los lineamientos para el control de contaminantes del aire emitidos por industrias específicas. Estos lineamientos proporcionan a los estados información sobre las tecnologías existentes de control, referidas como tecnología de control razonablemente disponible (TCRD). La TCRD representa las técnicas de control comúnmente en uso en una industria específica.

Prevención del deterioro significativo y revisión de nuevas fuentes de contaminación

La Ley del Aire Limpio de 1970 fue enmendada en 1977. Un cambio notable fue el concepto de prevención del deterioro significativo (PDS) como resultado de un sonado caso judicial que requirió que la EPA publicara reglamentos para prevenir la "degradación" del aire en áreas donde éste es más limpio que lo exigido en las normas nacionales de calidad del aire ambiental. Otro resultado de este caso fue que la EPA debe desaprobar cualquier plan de implementación que no incluya provisiones para la PDS.

Bajo los lineamientos de la PDS, las áreas que cumplen con las normas relacionadas con un contaminante específico se denominan áreas logradas. Las áreas que no cumplen estas normas son áreas no logradas. Un área puede ser, por ejemplo, lograda para el monóxido de carbono y al mismo tiempo no lograda para el dióxido de azufre. Los estados son responsables de establecer los límites de cada zona geográfica considerada en el programa. Generalmente, estos límites son lo mismos que los del condado del estado

 

Las enmiendas de la Ley del Aire Limpio (ELAL)de 1990

 

En noviembre de 1990, el Congreso de los Estados Unidos una vez más enmendó la Ley del Aire Limpio. La aprobación de las enmiendas de 1990 marcó un cambio general en el método federal de control de la contaminación del aire. La nueva legislación enfatizó el control de emisiones de contaminantes peligrosos del aire e introdujo el control de la lluvia ácida y del agotamiento del ozono en la atmósfera. Los efectos de las enmiendas de 1990 se tratan posteriormente junto con otras nuevas iniciativas de la contaminación del aire.

La Ley del Aire Limpio de 1970 se enmendó en 1975, 1977 y 1990.

Contaminantes peligrosos del aire (CPA)

Las enmiendas de 1990 cambiaron el enfoque de la EPA para reglamentar los CPA en el nivel federal. Anteriormente, las normas nacionales para la emisión de contaminantes peligro-sos del aire (NNECPA) se basaban principalmente en consideraciones de salud.

Un total de 189 de CPA son el blanco para el control me-diante la instalación de tecnología disponible de máximo control (TDMC).

La Agencia tuvo dificultad para establecer estas normas debido a la incertidumbre en la evaluación de los riesgos para la salud. Ahora las enmiendas requieren que la EPA establezca normas tomando en cuenta exclusivamente la tecnología de control disponible. El control se centra en un total de 189 CPA mediante la instalación de tecnología disponible de máximo control.

Lluvia ácida

La lluvia ácida se refiere a la precipitación en forma de lluvia, nieve o niebla que contiene un exceso de ácidos debido a la contaminación atmosférica. La lluvia ácida también se puede referir a partículas sólidas que son ácidas. La acidez se mide en función del pH en una escala logarítmica de 1,0 a 14,0. Un pH de 1,0 indica alta acidez, mientras que un ph de 14,0 indica alta alcalinidad; un pH de 7,0 indica una solución neutral. La precipitación que cae por una atmósfera "limpia" es normalmente algo ácida, con un pH de aproximadamente 5,6. Sin embargo, la lluvia ácida puede tener valores de pH por debajo de 4,0. La lluvia ácida es importante debido a los efectos potencialmente nocivos que puede tener sobre el agua, vida acuática, vida silvestre y materiales artificiales.

La precipitación que cae por una atmósfera "limpia" es normalmente algo ácida, con un pH de aproximadamente 5,6.

La contaminación causada por el hombre es una de las causas primarias de la lluvia ácida. Los óxidos de azufre y de nitrógeno derivados de la quema de combustibles fósiles se mezclan con el agua en la atmósfera y producen la lluvia ácida. Las enmiendas de 1990 de la Ley del Aire Limpio requieren que se reduzcan las emisiones de óxido de azufre y nitrógeno en las principales fuentes de emisión. Las enmiendas también requieren la investigación continua de los efectos de la deposición y transporte de lluvia ácida.

 

La lluvia ácida resulta cuando el SOX y NOX derivados de la quema de combustibles fósiles se mezcla con la humedad de la atmósféra.

 

Un enfoque innovador para controlar la lluvia ácida, promovido por las enmiendas de 1990, es el uso de incentivos basados en el mercado. Las enmiendas promueven este enfoque como una manera de reducir los costos que implica el cumplimiento de las normas de contaminación del aire. Por ejemplo, la ley incluye un sistema de licencias para la emisión de dióxido de azufre. Las industrias que reducen las emisiones por debajo de la norma para el dióxido de azufre pueden acumular licencias o créditos que pueden vender a otras empresas. Esto crea un mercado en el cual las industrias pueden negociar o "acumular" sus créditos, de ese modo se establece un enfoque basado en el mercado para promover que las empresas reduzcan la contaminación de aire.

Agotamiento del ozono en la estratosfera

La estratosfera (una de las capas de la atmósfera superior) contiene ozono, el cual sirve para proteger la superficie de la tierra de la nociva radiación ultravioleta que emite el sol. Sin embargo, en las porciones inferiores de la atmósfera, el ozono es dañino.

Los investigadores han descubierto que los compuestos sintéticos, tales como los halocarburos y clorofluo-rocarbonos (CFC) están destruyendo la capa protectora de ozono en la estratosfera. Estos com-puestos se usan en muchos productos comunes, como refrigerantes, atomizadores en aerosol y extintores de fuego. El Protocolo de Montreal promovió un esfuerzo internacional para reducir progresivamente las sustancias que agotan el ozono.

 

Los compuestos sintéticos, como los halocarburos y clorofluorocarbonos (CFC), están destruyendo la capa protectora de ozono en la estratosfera.

 

 

 

Otras iniciativas

Contaminación del aire en interiores

Aunque en el pasado los esfuerzos por controlar la contaminación del aire se centraron principalmente en exteriores (o aire ambiental), ahora se está poniendo mayor énfasis en el aire de interiores. Muchas personas pasan la mayor parte de su tiempo en interiores y por lo tanto son más propensas a los contaminantes del aire de interiores que a los de exteriores.

Mucha gente pasa la mayor parte de su tiempo en interiores y por lo tanto es más propensa a los contaminantes de interiores que a los de exteriores.

Actualmente, se están llevando a cabo programas de investigación y normativos sobre sustancias en interiores, tales como el radón, asbesto, humo del tabaco de segunda mano, formaldehído, plaguicidas y compuestos clorados como líquidos de limpieza y desodorantes del aire. El énfasis en el control de la contaminación del aire en interiores continuará a medida que avance el conocimiento científico.

Negociación de los reglamentos

El desarrollo de reglamentos sigue siendo el principal método para controlar la contaminación del aire. Desafortunadamente, la elaboración de un reglamento es un proceso costoso y prolongado. Un enfoque para minimizar el tiempo y costo de un reglamento es establecer una norma a través de un proceso de negociación de los reglamentos. En una negociación, los representantes de las partes interesadas se reúnen para tratar las diversas alternativas reglamentarias. Estos representantes provienen de la industria, grupos ambientales, organismos estatales y locales, y de la EPA. La meta es desarrollar un reglamento que sea aceptado por todas las partes afectadas. Este método para desarrollar la reglamentación es mirado con gran optimismo.

Iniciativas para el control voluntario

También se promueven iniciativas para el control voluntario de la contaminación del aire. Uno de las rasgos de las enmiendas de 1990 en un programa de incentivo conocido como el Programa de Reducción Anticipada (PRA). El PRA ofrece un incentivo a las industrias para que reduzcan la emisión de contaminantes tóxicos antes de que se reglamente. Este programa beneficia tanto al ambiente como a las industrias.

Prevención de la contaminación

Se ha empezado a poner énfasis en el uso de medidas de prevención de la contaminación del aire. El objetivo de la prevención es reducir la generación de contaminantes en la fuente tanto como sea posible y reciclar los que se generen. La prevención de la contaminación puede consistir en la reducción del volumen o de la toxicidad de los desechos.

Se está motivando la prevención de la contaminación mediante la promoción de una jerarquía de cuatro pasos para la protección ambiental:

Paso 1:

Reducción de la contaminación de la fuente mediante el uso de técnicas, tales como mejor mantenimiento, cambios en el uso de materias primas o instalación de una nueva tecnología.

Paso 2:

Reciclaje o reúso de los desechos cuando sea posible.

Paso 3:

Tratamiento y control.

Paso 4:

Disposición adecuada de los desechos.

Las medidas de prevención de contaminación que pueden reducir la contaminación del aire incluyen:

Reemplazar o cambiar el combustible o materias primas empleadas en el proceso de producción.

Cambiar el proceso.

Cambiar el equipo.

Mejorar las prácticas de operación y mantenimiento.

Incluir un proceso y recuperar cualquier emisión al aire.

Un ejemplo de una técnica de prevención de la contaminación sería cambiar el tipo de carbón empleado como combustible en una planta de energía eléctrica. Mientras menor sea el contenido de azufre en el carbón, menor será la emisión de dióxido de azufre. Otro ejemplo sería la ejecución de un programa de detección y reparación de fugas en una planta química. Las válvulas y accesorios con fugas producen altos niveles de contaminación del aire. El monitoreo de estas fuentes de contaminación será beneficioso para la planta química y para el ambiente.

Se busca permanentemente nuevas maneras de enfocar el control de contaminación del aire. La prevención de la contaminación mediante incentivos basados en el mercado, negociación de reglamentos y programas voluntarios son algunas de las nuevas iniciativas para controlar la contaminación del aire. También existe mayor conciencia sobre la necesidad de adoptar un enfoque que abarque los diferentes medios del ambiente para abordar el problema general de la contaminación. En otras palabras, no se puede lograr el control de la contaminación del aire si se infringen los reglamentos de residuos sólidos y contaminación del agua. A medida que avance el conocimiento científico, se identificarán más problemas de contaminación ambiental. Esto dará lugar a cambios continuos en los enfoques técnicos y normativos del control de la contaminación del aire.

Hay mayor conciencia sobre la necesidad de adoptar un enfoque que abarque los diferentes medios del ambiente para combatir el problema general de la contaminación. No se puede lograr el control de la contaminación del aire si se infringen los reglamentos de residuos sólidos y contaminación del agua.

 

 

 

Esfuerzos para controlar la contaminación del aire en Chile

 

Los esfuerzos para controlar la contaminación del aire en Chile se remontan a 1916, cuando se promulgó la Ley 3.133 para el control de la emisiones de las industrias. La legislación subsecuente se puede agrupar en cuatro períodos: 1916-1960, 1960-1977, 1978-1980 y 1990 hasta el presente.

 

 

 

 

 

1916-1960

·1 Legislación simple y cualitativa

·2 Reglamentación por decreto para fuentes estacionarias

·3 Autoridad centralizada en el Ministerio de Salud.

1961-1977

·1 Reglamentación específica para controlar la contaminación del aire

·2 Reglamentación por decreto para fuentes móviles y estacionarias con énfasis en fuentes estacionarias

·3 Autoridad centralizada en el Ministerio de Salud

·4 Primeras mediciones de los contaminantes del aire.

1978-1989

·1 Inicio de la reglamentación por resolución

·2 Establecimiento de normas primarias para la calidad del aire

·3 Divulgación de los problemas de la contaminación del aire

·4 Instalación de estaciones de muestreo

·5 Desarrollo de inventario de emisiones

·6 Establecimiento de límites de emisión para fuentes fijas y móviles

·7 Descentralización de la autoridad

·8 Inicio de la coordinación de esfuerzos entre varias instituciones.

1990-Presente

·1 Esfuerzo interinstitucional coordinado

·2 Control central de las emisiones de fuentes móviles

·3 Uso de instrumentos de mercado para reglamentar la contaminación

·4 Monitoreo sofisticado del aire

·5 Agencias regionales involucradas en el desarrollo de normas y en la fiscalización de fuentes fijas de emisión

6 Plan de prevención y descontaminación para el Área Metropolitana de Santiago.

El esquema legal e institucional que rige los esfuerzos en el área de protección del ambiente en Chile es altamente centralizado. El gobierno central es responsable de la mayoría de los asuntos ambientales y, por intermedio de comisiones nacionales y regionales, asigna funciones a ministerios o agencias regionales.

Instituciones responsables

En el nivel nacional, la Comisión Nacional del Medio Ambiente (CONAMA) es responsable de estudiar, analizar y evaluar los asuntos relacionados con al protección del ambiente y los recursos naturales de Chile. La CONAMA fue creada en 1990 para facilitar, coordinar, comunicar y fortalecer los esfuerzos públicos de la protección del ambiente. La CONAMA desempeña un papel central en la definición de las políticas de gestión de la calidad del aire de Chile y en el suministro de servicios de apoyo, tales como capacitación y evaluación. Otras instituciones del gobierno central también apoyan el programa de gestión de la calidad del aire. Por ejemplo, el Ministerio de Salud es responsable junto con CONAMA de generar normas ambientales primarias, el Ministerio de Transporte y Comunicaciones es responsable de reglamentar las fuentes móviles, el Ministerio de Agricultura es responsable de controlar la quema de desechos agrícolas y de la forestación, el Departamento de Meteorología de Chile es responsable de generar los datos meteorológicos y la Comisión Nacional de Energía es responsable de promover el uso eficiente de combustibles.

En el área metropolitana de Santiago, la oficina regional de la CONAMA para el Área Metropolitana administra la gestión ambiental y el Servicio de Salud Metropolitano del Ambiente (SESMA) del Sistema Nacional de Servicios de Salud está a cargo de la vigilancia de la calidad del aire y de la fiscalización de las fuentes estacionarias.

Plan de prevención y descontaminación atmosféricade la región metropolitana

La Ley 19.300 de Bases del Medio Ambiente establece que la autoridad debe desarrollar planes de descontaminación en áreas donde los niveles de contaminantes excedan sistemáticamente las normas ambientales, y planes de prevención donde dichas normas se encuentren en peligro de ser superadas. Para este objeto, la Región Metropolitana fue declarada como "Zona Saturada" para cuatro contaminantes atmosféricos (material particulado respirable, partículas totales en suspensión, monóxido de carbono y ozono) y como "Zona Latente" para dióxido de nitrógeno, el 1 de Agosto de 1996. Desde entonces, la CONAMA inició la elaboración del Plan de Prevención y Descontaminación Atmosférica (PPDA) para la Región Metropolitana que aquí se presenta.

El PPDA, en primer lugar, presenta los antecedentes necesarios para comprender las distintas causas del problema de contaminación atmosférica y un marco general en el cual deberán desarrollarse los esfuerzos de descontaminación de la región. Este marco está dado por el establecimiento de metas de reducción de emisiones para las distintas actividades y fuentes contaminantes, como también por la definición de los plazos en los cuales se alcanzarán estas metas.

En segundo lugar, el PPDA propone un conjunto de estrategias, líneas de acción y medidas que permitirán alcanzar las metas de reducción de emisiones en los plazos dados. Como parte importante del PPDA se incluye un Plan Operacional para enfrentar Episodios Críticos de Contaminación. Este plan operacional permite que durante el plazo necesario para que se alcancen los niveles señalados en las normas ambientales, la población esté protegida de los eventos de alta contaminación.

Por otra parte, el PPDA incorpora criterios que permiten asegurar la sustentabilidad del crecimiento económico de la región, una vez alcanzadas las metas de reducción de emisiones. Para ello se pretende dar, a través de instrumentos de gestión ambiental como el Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA), condiciones para el desarrollo de nuevas actividades y fuentes en la Región Metropolitana considerando la implementación de planes de compensación entre otros instrumentos.

Además, se incluye una serie de programas de educación y difusión ambiental cuyo objetivo es orientar las decisiones de los habitantes entregándoles herramientas para un adecuado conocimiento del problema de la contaminación y de las medidas tendientes a su solución. Es necesario destacar que estos programas consideran como prioritario la continuidad de la participación ciudadana durante todo el período de implementación del Plan, y la incorporación del tema ambiental en la educación escolar.

Como complemento de los contenidos antes mencionados, el PPDA incluye los requisitos necesarios de fiscalización y seguimiento, así como las indicaciones para su actualización. Además, se incluye una estimación de los costos y beneficios que el cumplimiento de las metas significa.

 

Ciudad de México: Planes de aire limpio y su organización institucional

La Ciudad de México y su zona conurbada son el hogar de casi 18 millones de habitantes, en una mancha urbana que se extiende dispersa sobre 1,500 km2. La zona metropolitana de la ciudad de México se encuentra localizada en una cuenca cerrada por montañas que limitan la entrada de vientos que dispersen la contaminación. Su latitud y altitud, a 2.240 metros sobre el nivel del mar, hacen que reciba una fuerte radiación solar que transforma los óxidos de nitrógeno e hidrocarburos que se emiten, en altos niveles de ozono. Su altitud también incide en la formación casi diaria de inversiones térmicas, que impiden la dispersión ascendente de los contaminantes y los concentran cerca del suelo urbano.

Los esfuerzos para sanear la atmósfera de esta metrópoli, son muy recientes. Hasta 1986, se operaba una pequeña red de monitoreo manual del aire que medía principalmente bióxido de azufre, plomo y partículas. Durante ese año se instaló la primera Red Automática de Monitoreo Atmosférico (RAMA) integrada por 25 estaciones de medición en tiempo real, que registran los niveles de ozono (O3), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx), bióxido de azufre (SO2), plomo (Pb), partículas suspendidas totales (PST) y, a partir de 1995, partículas menores de 10 micras (PM-10) y radiación ultravioleta (UV-B). La RAMA actual cubre gran parte de la zona metropolitana con 32 estaciones automáticas y 12 manuales en operación

Para 1987-88, la RAMA produjo una serie continúa y confiable de registros de la calidad del aire. Sus datos indicaban que se violaban las normas de todos los contaminantes, casi todos los días, alcanzando niveles de concentración de hasta dos y tres veces por arriba de los estándares internacionales. Por decisión gubernamental, esta información se empezó a dar a conocer a la sociedad diariamente a través de los medios masivos de comunicación, para promover la creación de una conciencia social que sustentara la instrumentación de las medidas necesarias de prevención y control de las emisiones contaminantes.

Antecedentes de la Comisión Ambiental Metropolitana

En paralelo, a principios de 1989, el Gobierno Federal junto con los Gobiernos locales del Distrito Federal y del Estado de México (entidades sobre las que se asienta la metrópoli) constituyeron un Grupo Interinstitucional para analizar las causas y fuentes de la contaminación, así como para diseñar e instrumentar las medidas para su prevención y control. Al analizar las causas y fuentes de la contaminación se encontró que el problema era multisectorial y que su solución requería de la participación de numerosas entidades gubernamentales, así como del sector privado, laboral, instituciones de investigación y académicas y de los representantes sociales. En consecuencia a los trabajos del grupo interinstitucional se incorporaron:

La Secretaría de Desarrollo Urbano y Ecología (ahora Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca SEMARNAP) por ser la entidad responsable de proponer las normas y estándares ambientales y fiscalizar su cumplimiento por parte de la industria.

La Secretaría de Salud, responsable de fijar las normas que establecen los límites máximos de exposición del cuerpo humano a los contaminantes y proteger la salud social.

La Secretaría de Energía, responsable de fijar las políticas que deben cumplir las entidades estatales encargadas de la elaboración de combustibles petrolíferos y las de generación de energía eléctrica.

La Secretaría de Educación Pública, responsable de los programas de educación.

La Secretaría de Industria y Comercio, responsable de normar a la industria y a los servicios.

La Secretaría de Hacienda y Crédito Público responsable de proponer al Congreso los presupuestos que ejercerán las entidades gubernamentales.La Secretaría de Comunicaciones y Transportes, responsable de fiscalizar el cumplimiento de la normatividad ambiental por parte de los transportes que transitan en las carreteras federales entre las ciudades del país.

El Gobierno del Distrito Federal, donde se asienta la mitad de la población de la metrópoli y entidad responsable del control de la contaminación proveniente de los vehículos y empresas de servicios.

El Gobierno del Estado de México, donde se asienta la otra mitad de la metrópoli y que tiene las mismas responsabilidades que el gobierno del Distrito Federal.

Petróleos Mexicanos, la empresa estatal responsable de producir los productos petrolíferos que se demandan en el país.

La Comisión Federal de Electricidad y la Compañía de Luz y Fuerza del Centro, responsables del abasto del fluido eléctrico y operadoras de las dos plantas termoeléctricas que operan dentro de la cuenca atmosférica donde se localiza la metrópoli y que son las principales consumidoras de combustibles de la zona.

El Instituto Mexicano del Petróleo, centro de alta investigación científica petrolera, industrial y vehicular.

El Programa integral de saneamiento atmosférico

Después de un año y medio de estudios, de la elaboración de un inventario de emisiones y de la preparación de programas y proyectos para el control de las fuentes de emisiones contaminantes, el grupo interinstitucional produjo el primer Programa Integral para Combatir la Contaminación Atmosférica (PICCA). El programa se orientaba a través de cinco líneas de acción estratégicas:

Mejorar la calidad ambiental de los combustibles y promover la utilización de los mas limpios.

Modernizar la flota vehicular con tecnologías menos contaminantes, expandir y articular el transporte colectivo y fiscalizar las emisiones de todos los vehículos en circulación.Modernizar ambientalmente a la industria y asegurar el cumplimiento de la normatividad ambiental.

Proteger y restaurar los recursos naturales de la cuenca donde se asienta la metrópoli.

Desarrollar la investigación científica sobre el fenómeno y sus alternativas de manejo, educar ambientalmente a la población y promover la participación ciudadana.

Las líneas de acción estratégicas comprendían 109 proyectos y acciones que requerían una inversión del sector público y privado de aproximadamente 4.2 billones de dólares, con el objetivo de disminuir el 37.5% de las emisiones contaminantes. Para la preparación de los diagnósticos y de las medidas de prevención y control, las instituciones participantes se organizaron a través del esquema de Grupos por Proyecto. El Banco Mundial contribuyó significativamente al organizar un panel de expertos internacionales que asesoraron a los Grupos de Proyecto, así como para obtener asistencia técnica gratuita de las agencias ambientales mas avanzadas del planeta. Posteriormente el Banco Mundial contribuyó a la ejecución de las medidas aportando financiamiento directo y actuando como líder en la concreción de líneas adicionales de crédito provenientes de otras instituciones financieras internacionales. Entre las medidas mas importantes que se empezaron a instrumentar desde 1990 se destacan:

Combustibles

La eliminación gradual del plomo de las gasolinas, así como la reducción de sus contenidos de azufre, benceno (por su toxicidad) de olefinas, aromáticos y presión de vapor (para reducir su reactividad y contribución a la formación de ozono).

El aumento del índice de cetano, así como la disminución del contenido de azufre y de aromáticos en el diesel.

La eliminación de la oferta de combustóleo (combustible pesado de uso industrial con alto contenido de azufre) y su substitución con gas natural o gasóleo (de bajo contenido de azufre).Transporte

La obligatoriedad para que todos los vehículos nuevos a gasolina incorporaran convertidor catalítico y sistemas de control de emisiones adicionales que se requerían en los Estados Unidos de América.

La verificación obligatoria de emisiones, dos veces por año, para todos los vehículos en circulación.

El reinicio de los trabajos de ampliación del Sistema de Transporte Colectivo (Metro) que hoy en día cubre 178 kilómetros de vías distribuidos en 10 rutas.

La introducción de 4 100 nuevos autobuses para ampliar la oferta de transporte colectivo en la ciudad, articulándolos con los servicios que presta el Metro.

El establecimiento de una edad límite para taxis y microbuses y su substitución progresiva por unidades que incorporan convertidor catalítico.

Establecimiento del programa "Hoy no circula" que restringe la circulación de los vehículos sin convertidor catalítico, un día laborable a la semana.

La conversión de las flotas de transporte de carga de las principales empresas de la ciudad, al uso de gas licuado de petróleo, incluyendo la incorporación de convertidores catalíticos con circuito cerrado.

Industria y servicios

Establecimiento de límites de emisiones para todos los contaminantes industriales y obligatoriedad de presentar una verificación de sus emisiones una vez al año.

Obligatoriedad de presentar manifestación de impacto ambiental para toda nueva ampliación, establecimiento o modificación industrial.

Instalación de sistemas de recuperación de emisiones evaporativas a lo largo de todo el proceso de almacenamiento y comercialización de gasolinas.

Prohibición al consumo de combustibles pesados con alto contenido de azufre. Substitución de diesel, combustóleo o gasóleo por gas natural, en las industrias mas importantes de la ciudad (vidrieras, químicas y de alimentos, entre otras).

Restauración de los recursos naturales

Reforestación masiva de parques, jardines y camellones en la zona urbana y en las zonas rurales circunvecinas a la ciudad.

Protección de las zonas boscosas que rodean a la metrópoli impidiendo los asentamientos irregulares y la tala clandestina

Investigación científica

Desarrollo de modelos de predicción de la calidad del aire para prever contingencias atmosféricas y evaluar efecto de medidas de control de la contaminación propuestas.

Construcción de una estación experimental de distribución de gasolinas, para llevar a cabo el análisis de efectos de la aplicación de sistemas recuperadores de vapores en el proceso de distribución de gasolinas.

Establecimiento de un laboratorio de motoquímia para evaluar y certificar dispositivos de control de emisiones vehiculares, equipos de conversión de vehículos al uso gas licuado de petróleo y a gas natural, así como para estudiar el potencial de formación de ozono en gases de escape y diversas formulaciones de gasolina.

Educación ambiental y participación ciudadana

Inclusión de la temática ambiental en los libros de textos escolares obligatorios.

Producción de material de vídeo, un libro y panfletos sobre las causas y medios de control de la contaminación atmosférica, enfatizando las acciones que cada ciudadano puede realizar.

Creación de comités ecológicos vecinales para promover la participación ciudadana en tareas ambientales locales.

La institucionalización de la Comisión Ambiental Metropolitana

El grupo interinstitucional se convirtió, a partir de 1992, en la Comisión Metropolitana para la Prevención y Control de la Contaminación del Valle de México, ahora conocida como la Comisión Ambiental Metropolitana (CAM). Originalmente se pensó en crear una autoridad ambiental metropolitana centralizada, única y directa. Sin embargo, esta autoridad hubiera tenido que absorber un significativo número de las facultades legales, presupuestos, recursos humanos y técnicos de otras dependencias. Ello hubiera requerido significativos cambios legales a nivel de la Constitución Política del país y profundas transformaciones organizacionales a lo largo de todas las instituciones participantes. Por ello se escogió la figura de una comisión, donde cada institución participa y contribuye de acuerdo a sus facultades legales, cumpliendo sus responsabilidades y aplicando sus propios recursos. Los representantes de cada institución en los Grupos de Proyecto establecidos para preparar el diagnóstico, las medidas de acción y supervisar su implementación, se convirtieron en coordinadores de las contribuciones que correspondían a cada departamento en el interior de sus instituciones. Adicionalmente, los Grupos de Proyecto incorporaron a aquellas instituciones públicas y privadas cuya participación se requería para la instrumentación integral y eficiente de las medidas.

Un avance substancial fue la creación del Consejo Asesor de la comisión. A este Consejo se incorporaron los representantes del sector privado y laboral, las organizaciones no gubernamentales, a Diputados locales y federales, así como a los Senadores, al igual que destacados científicos e instituciones académicas. La misión del Consejo es la de proponer acciones, analizar las propuestas gubernamentales, dictar recomendaciones y promover la consulta y participación de la ciudadanía.

PROAIRE: el segundo plan integral de saneamiento atmosférico.

En 1995, sustentado en la información científica que se había estado generando y construyendo sobre los logros del programa anterior (PICCA), se preparó el Programa para Mejorar la Calidad del Aire en el Valle de México 1995-2000 (PROAIRE). Este programa seguía básicamente las líneas estratégicas del anterior, reforzando y ampliando las medidas de prevención y control instrumentadas para mejorar la calidad de los combustibles, disminuir las emisiones del transporte e industrias y proteger los recursos naturales de la cuenca. En el PROAIRE se agruparon 94 acciones que se estimaba requerirían una inversión de 13.4 billones de dólares. Sus objetivos al año 2,000 son el disminuir casi un 50% de los contaminantes emitidos a la atmósfera y reducir los días de contingencia ambiental (arriba de 2.5 veces la norma en ozono). Se estimó que éste programa ayudaría a reducir en 300 mil casos al año la emergencia de enfermedades respiratorias agudas.

Pero además adicionaba un nuevo elemento: acciones para actuar sobre la relación existente entre el desarrollo urbano y la calidad del aire. El PROAIRE especificaba que "...el deterioro ambiental urbano se debe a la sobre explotación o sobre carga de los recursos ambientales de la ciudad" (recursos como su cuenca atmosférica, donde sus usuarios industriales, de transporte, de servicios y aún de los hogares descargaban sus emisiones contaminantes sin costo y generalmente, sin sanción). Indicaba que estos recursos requerían ser manejados sin transgredir sus umbrales críticos, así como el de establecer e internalizar sus costos de utilización. Señalaba que para la asunción de responsabilidades privadas y públicas de estos costos, la información ambiental debía nutrir un proceso de conocimiento y entendimiento que coadyuvara a modificar las conductas dañinas al medio ambiente.

Consecuentemente el PROAIRE se propuso la incorporación de medidas de:

Ordenamiento ecológico del territorio para proteger los recursos naturales,

Acciones para densificar la zona urbana y así acomodar el crecimiento poblacional sin invadir las áreas verdes que rodean la ciudad,

Condicionar la creación de nuevos conjuntos habitacionales a manifestaciones de impacto urbano y ambiental,

Racionalizar la construcción de nuevas vialidades intra urbanas y promover la inversión privada en transporte público,

Integrar las políticas metropolitanas para vincular el desarrollo del sistema de transporte a los planes de desarrollo urbano, con una visión ambiental.

Construcción de estaciones de transferencia de transporte privado a público,

Aplicación de instrumentos económicos para promover la política ambiental (parquímetros, tarifas diferencias de estacionamiento, obligatoriedad del seguro para automóviles, mayores subsidios al transporte público, etc.).

Durante nueve años de incorporación progresiva de medidas de prevención y control, los índices de concentración de los contaminantes se han venido reduciendo. Tres de los seis contaminantes criterio ahora se encuentran permanentemente dentro de las normas de calidad del aire que protegen la salud: CO, SO2 y Pb. Los NOx rebasan ligera y ocasionalmente la norma. Los niveles pico de concentración de ozono se han reducido, de alcanzar niveles que rebasaban tres veces y media la norma, a menos de dos veces y media. Sin embargo todavía estas concentraciones son muy altas y se registran violaciones a la norma aproximadamente 320 días al año. Finalmente las partículas menores de 10 micras (PM-10) que penetran hasta el interior de los pulmones causando severos daños a la salud, continúan alcanzando niveles máximos de concentración equivalentes a dos veces la norma, aunque los días de violación muestran tendencias decrecientes.

El tercer programa integral de calidad del aire

La Comisión Ambiental Metropolitana (CAM) ha iniciado las tareas para preparar un tercer programa de calidad del aire para la zona metropolitana de la Ciudad de México. Para su desarrollo, se ha empezado a realizar una evaluación/auditoría de los logros y fracasos del PROAIRE. En ella se identificarán los factores que permitieron o impidieron el logro de resultados y las barreras que habrá que superar para alcanzar los objetivos que quedaron pendientes. Adicionalmente, apoyada por el Banco Mundial, la CAM realizó en Junio de 1999 un Taller Internacional de Aire Limpio que incluyó la participación de destacados expertos internacionales y nacionales, instituciones miembros de la CAM, experiencias de otras ciudades del planeta, organismos no gubernamentales, investigadores y científicos relacionados con la ecología. Sus contribuciones y participaciones incluyeron respuestas a las preguntas clave: ¿Que se ha logrado en nuestra zona metropolitana? ¿Cuales son los retos del futuro? ¿Cuales son las experiencias de otras ciudades y agencias ambientales del mundo? ¿Que falta por hacer en la Ciudad de México? Con todo este acervo, la CAM empezará un proceso analítico y socialmente participativo para preparar el tercer programa de calidad del aire que guiará las acciones para continuar con el saneamiento atmosférico durante los próximos diez años.

Principios del transporte y dispersión

El transporte y dispersión de contaminantes del aire ambiental están influenciados por complejos factores. Las variaciones globales y regionales del clima y las condiciones topográficas locales afectan el transporte y dispersión de los contaminantes. Esta lección trata sobre los factores básicos que influyen el movimiento de los contaminantes en el aire ambiental.

En una escala mundial, las variaciones del clima influyen sobre el movimiento de los contaminantes. Por ejemplo, la dirección predominante de los vientos en Centroamérica y norte de Sudamérica es de este a oeste y en Norteamérica y sur de Sudamérica es de oeste a este. En un nivel más local, los principales factores del transporte y dispersión son el viento y la estabilidad.

La dirección predominante de los vientos en Centroamérica y norte de Sudamérica es de este a oeste y en Norteamérica y sur de Sudamérica es de oeste a este.

La dispersión de contaminantes de una fuente depende de la cantidad de turbulencia en la atmósfera cercana. La turbulencia puede ser creada por el movimiento horizontal y vertical de la atmósfera. El movimiento horizontal es lo que comúnmente se llama viento. La velocidad del viento puede afectar en gran medida la concentración de contaminantes en un área. Mientras mayor sea la velocidad del viento, menor será la concentración de contaminantes. El viento diluye y dispersa rápidamente los contaminantes en el área circundante.

Mientras mayor sea la velocidad del viento, menor será la concentración de contaminantes.

El viento es causado por las diferencias en la presión atmosférica. La presión es el peso de la atmósfera en un punto dado. La altura y temperatura de una columna de aire determinan el peso atmosférico. Debido a que el aire frío pesa más que el caliente, la masa de alta presión está constituida de aire frío y pesado. Por el contrario, una masa de baja presión de aire está formada por aire más caliente y liviano. Las diferencias de presión hacen que el aire se mueva de las áreas de alta presión a las de baja presión, lo que da lugar al viento.

El movimiento vertical de la atmósfera también afecta el transporte y dispersión de los contaminantes del aire. Cuando los meteorólogos hablan sobre la "estabilidad atmosférica" hacen referencia al movimiento vertical. Las condiciones atmosféricas inestables producen la mezcla vertical. Generalmente, durante el día el aire cerca de la superficie de la tierra es más caliente y liviano que el aire en la atmósfera superior debido a la absorción de la energía solar. El aire caliente y liviano de la superficie sube y se mezcla con el aire frío y pesado de la atmósfera superior que tiende a bajar. Este movimiento constante del aire crea condiciones inestables y dispersa el aire contaminado.

Generalmente, cuando el aire más caliente está por encima del aire frío se presentan condiciones atmosféricas estables, de ese modo se inhibe la mezcla vertical. Esta condición se denomina inversión térmica. Cuando hay una ligera mezcla vertical o no hay mezcla, los contaminantes permanecen en la zona baja y tienden a aparecer en concentraciones mayores.

Las condiciones atmosféricas estables se presentan cuando el aire más caliente está por encima del aire fresco, de ese modo se inhibe la mezcla vertical. Esta condición se denomina inversión térmica.

Otros factores meteorológicos básicos que afectan la concentración de contaminantes en el aire ambiental son:

radiación solar

precipitación

humedad.

La radiación solar contribuye a la formación de ozono y contaminantes secundarios en el aire. La humedad y la precipitación también pueden favorecer la aparición de contaminantes secundarios peligrosos, tales como las sustancias responsables de la lluvia ácida. La precipitación puede tener un efecto beneficioso porque lava las partículas contaminantes del aire y ayuda a minimizar las partículas provenientes de actividades como la construcción y algunos procesos industriales.

Debido a los factores que determinan el transporte y dispersión de los contaminantes, la contaminación del aire producida en una región puede tener efectos adversos sobre los lagos y bosques de otra región. Las grandes ciudades rodeadas de una topografía compleja, como valles o cadenas montañosas, a menudo experimentan altas concentraciones de contaminantes del aire. Si bien poco puede hacerse para controlar las fuerzas naturales que crean estos problemas, existen técnicas que ayudan a dispersar los contaminantes. La manera más común de dispersar los contaminantes del aire es a través de una chimenea.

La manera más común de dispersar los contaminantes del aire es a través de una chimenea.

La chimenea a menudo se usa como un símbolo de la contaminación del aire. Es una estructura que se ve comúnmente en la mayoría de industrias. Una chimenea dispersa los contaminantes antes de que lleguen a las poblaciones. Generalmente se diseñan teniendo en cuenta a la comunidad circundante. Mientras más alta sea la chimenea, mayor será la probabilidad de que los contaminantes se dispersen y diluyan antes de afectar a las poblaciones vecinas.

Mientras más alta sea la chimenea, mayor será la probabilidad de que los contaminantes se dispersen y diluyan antes de afectar a las poblaciones vecinas.

 

A la emanación visible de una chimenea se le denomina pluma. La altura de la pluma está determinada por la velocidad y empuje de los gases que salen por la chimenea. A menudo, se añade energía calórica a los gases para aumentar la altura de la pluma. Las fuerzas naturales hacen que la pluma tenga velocidad vertical, como sucede con el humo de las chimeneas residenciales.

Mientras más corta sea la chimenea, mayor será la probabilidad de que la pluma esté afectada por la "cavidad" formada por el edificio próximo a la chimenea. A medida que aumenta la altura de la chimenea, la pluma se aleja del edificio. La forma y la dirección de la pluma también dependen de las fuerzas verticales y horizontales de la atmósfera. Como se mencionó anteriormente, la pluma está afectada por las condiciones atmosféricas. Las condiciones inestables en la atmósfera producirán una pluma "ondulante", mientras que las estables harán que la pluma sea "recta".

Los contaminantes emitidos por las chimeneas pueden transportarse a largas distancias. En general, la concentración de contaminantes disminuye a medida que se alejan del punto de descarga y son dispersados por el viento y otras fuerzas naturales. Las variaciones del clima influyen en la dirección y dispersión general de los contaminantes. Por ejemplo, en los Estados Unidos los contaminantes liberados en la región del medio oeste afectan a la población y el hábitat natural de la región este. Los patrones del clima también causan problemas de contaminación, como la lluvia ácida, que son temas de preocupación regional e internacional.

Los contaminantes emitidos por las chimeneas pueden transportarse a largas distancias. En general, la concentración de contaminantes disminuye a medida que se alejan del punto de descarga y son dispersados por el viento y otras fuerzas naturales.

La dispersión y transporte de contaminantes pueden estar afectados por factores climáticos y geográficos. Un ejemplo es la inversión térmica. Como se mencionó anteriormente, la inversión térmica es una condición atmosférica causada por una interrupción del perfil normal de la temperatura de la atmósfera. La inversión térmica puede retener el ascenso y dispersión de los contaminantes de las capas más bajas de la atmósfera y causar un problema localizado de contaminación del aire. Los episodios que tuvieron lugar en Londres, Inglaterra, y Donora, Pennsylvania, fueron el resultado de inversiones térmicas. La proximidad de una gran área metropolitana a una cadena de montañas también puede tener un efecto negativo sobre el transporte y dispersión de contaminantes. Los Angeles, Denver y Ciudad de México están ubicados en cuencas rodeadas por montañas. Estas ciudades experimentan alto niveles de contaminación del aire influenciados por la topografía del área circundante. Si bien las causas de sus problemas de contaminación son complejas, estas situaciones demuestran cómo los factores naturales favorecen la mayor concentración de contaminantes.

Si bien poco se puede hacer para minimizar los efectos de las fuerzas naturales sobre el transporte y dispersión de contaminantes, la mejor estrategia disponible es prevenir la producción de contaminantes del aire en la fuente.

 

Modelos de dispersión

Los modelos de dispersión son un método para calcular la concentración de contaminantes a nivel del suelo y a diversas distancias de la fuente. En la elaboración de modelos se usan representaciones matemáticas de los factores que afectan la dispersión de contaminantes. Las computadoras, mediante modelos, facilitan la representación de los complejos sistemas que determinan el transporte y dispersión de los contaminantes del aire.

Los modelos de dispersión son un método para calcular la concentración de contaminantes a nivel del suelo y a diversas distancias de la fuente.

Cuando se hace un modelo del transporte y dispersión de contaminantes del aire se recopila información específica de un punto de emisión. Esta información incluye la ubicación del punto de emisión (longitud y latitud), la cantidad y tipo de los contaminantes emitidos, condiciones del gas de la chimenea, altura de la chimenea y factores meteorológicos tales como la velocidad del viento, perfil de la temperatura ambiental y presión atmosférica. Los científicos usan estos datos como insumo del modelo de computación y para predecir cómo los contaminantes se dispersarán en la atmósfera. Los niveles de concentración pueden calcularse para diversas distancias y dirección de la chimenea.

Los modelos de dispersión tienen muchas aplicaciones en el control de la contaminación del aire, pues son herramientas que ayudan a los científicos a evaluar la dispersión de la contaminación del aire. La exactitud de los modelos está limitada por los problemas inherentes al tratar de simplificar los factores complejos e interrelacionados que afectan el transporte y dispersión de los contaminantes del aire.

Los modelos de dispersión son herramientas para ayudar a los científicos a evaluar la dispersión de la contaminación del aire.

 

La dispersión de las plumas y el modelado de la calidad del aire en exteriores

Introducción

Los contaminantes ingresan a la atmósfera de diversas maneras. Por ejemplo, cuando las plantas se descomponen, liberan metano. Los automóviles, los camiones y los autobuses emiten contaminantes por el escape del motor y durante el abastecimiento de combustible. Las centrales eléctricas y los hornos de las viviendas también. El tipo de descarga de contaminación que ha recibido más atención es la que se libera desde fuentes puntuales como las chimeneas. Las chimeneas son de diferentes tamaños, puede tratarse de una pequeña chimenea en el techo de un edificio o de una chimenea elevada. Su función es descargar los contaminantes a suficiente altura desde la superficie terrestre para que estos puedan dispersarse bien en la atmósfera antes de llegar al suelo. Si bien todas son iguales, las chimeneas más altas dispersan mejor los contaminantes que las más pequeñas debido a que la pluma tiene que viajar a través de una capa atmosférica más profunda antes de llegar al nivel del suelo. A medida que la pluma viaja, se extiende y dispersa.

Elevación de la pluma

Los gases emitidos por las chimeneas muchas veces son impulsados por abanicos. A medida que los gases de escape turbulentos son emitidos por la pluma, se mezclan con el aire del ambiente. Esta mezcla del aire ambiental en la pluma se denomina arrastre. Durante el arrastre en el aire, la pluma aumenta su diámetro mientras viaja a sotavento. Al entrar en la atmósfera, estos gases tienen un momentum. Muchas veces se calientan y se vuelven más cálidos que el aire externo. En estos casos, los gases emitidos son menos densos que el aire exterior y, por lo tanto, flotantes. La combinación del momentum y la flotabilidad de los gases hace que estos se eleven. Este fenómeno, conocido como elevación de la pluma, permite que los contaminantes emitidos al aire en esta corriente de gas se eleven a una altura mayor en la atmósfera. Al estar en una capa atmosférica más alta y más alejada del suelo, la pluma experimentará una mayor dispersión antes de llegar a este. La altura final de la pluma, conocida como altura efectiva de chimenea (H), es la suma de la altura física de la chimenea (hs) y la elevación de la pluma (Dh). En realidad, la elevación de la pluma se estima a partir de la distancia existente hasta la línea central imaginaria de la pluma y no hasta el borde superior o inferior de esta (figura 6-1). La elevación de la pluma depende de las características físicas de la chimenea y del efluente (gas de chimenea). La diferencia de temperatura entre el gas de la chimenea (Ts) y el aire ambiental (Ta) determina la densidad de la pluma, que influye en su elevación. Además, la velocidad de los gases de la chimenea, que es una función del diámetro de la chimenea y de la tasa volumétrica del flujo de los gases de escape, determina el momentum de la pluma.

 

 

 

Momentum y flotabilidad

La condición de la atmósfera, incluidos los vientos y el perfil de la temperatura a lo largo del recorrido de la pluma, determinará en gran medida la elevación de la pluma. Dos características de esta influyen en su elevación: el momentum y la flotabilidad. La velocidad de salida de los gases de escape emitidos por la chimenea contribuyen con la elevación de la pluma en la atmósfera. Este momentum conduce el efluente hacia el exterior de la chimenea a un punto en el que las condiciones atmosféricas empiezan a afectar a la pluma.

Una vez emitida, la velocidad inicial de la pluma disminuye rápidamente debido al arrastre producido cuando adquiere un momentum horizontal. Este fenómeno hace que la pluma se incline. A mayor velocidad del viento, más horizontal será el momentum que adquirirá la pluma. Por lo general, dicha velocidad aumenta con la distancia sobre la superficie de la Tierra. A medida que la pluma continúa elevándose, los vientos más fuertes hacen que se incline aún más. Este proceso persiste hasta que la pluma parece horizontal al suelo. El punto donde la pluma parece llana puede ser una distancia considerable de la chimenea a sotavento. La velocidad del viento es importante para impulsar la pluma. Mientras más fuerte, más rápido será el serpenteo de la pluma.

La elevación de la pluma causada por su flotabilidad es una función de la diferencia de temperatura entre la pluma y la atmósfera circundante. En una atmósfera inestable, la flotabilidad de la pluma aumenta a medida que se eleva, lo cual hace que se incremente la altura final de la pluma. En una atmósfera estable, la flotabilidad de la pluma disminuye a medida que se eleva. Por último, en una atmósfera neutral, permanece constante .

La pluma pierde flotabilidad a través del mismo mecanismo que la hace serpentear, elviento. Como se muestra en la figura 6-2, la mezcla dentro de la pluma arrastra el aire atmosférico hacia su interior. A mayor velocidad del viento, más rápida será esta mezcla. El arrastre del aire ambiental hacia la pluma por acción del viento, le "quita" flotabilidad muy rápidamente, de modo que durante los días con mucho viento la pluma no se eleva muy alto sobre la chimenea.

Influencia de la velocidad del viento en el arrastre.

 

 

 

Efectos de la fuente en la elevación de la pluma

Debido a la configuración de la chimenea o a los edificios adyacentes, es posible que la pluma no se eleve libremente en la atmósfera. Algunos efectos aerodinámicos causados por el modo en el que se mueve el viento alrededor de los edificios adyacentes y de la chimenea pueden impulsar a la pluma hacia el suelo en lugar de permitir que se eleve en la atmósfera.

El flujo descendente de la chimenea puede producirse cuando la razón entre la velocidad de salida de la chimenea y la del viento es pequeña. En este caso, la presión baja en la estela de la chimenea puede hacer que la pluma descienda detrás de la chimenea. Cuando esto sucede, la dispersión de los contaminantes disminuye, lo que puede determinar concentraciones elevadas de contaminantes inmediatamente a sotavento de la fuente. A medida que el aire se mueve sobre y alrededor de los edificios y otras estructuras, se forman olas turbulentas. Según la altura de descarga de una pluma (altura de la chimenea), es probable que esta sea arrastrada hacia abajo en esta área de la estela. Esto se conoce concentraciones elevadas de contaminantes inmediatamente a sotavento de la fuente. La siguiente figura ilustra estos efectos.

Figura Dos ejemplos de flujo descendente

Fórmulas

La elevación de las plumas ha sido tema de estudio durante muchos años. Las fórmulas más usadas son las desarrolladas por Gary A. Briggs. La ecuación 6-1 incluye una de estas, la que se aplica a las plumas dominadas por la flotabilidad. Las fórmulas de la elevación de la pluma se usan en plumas con temperaturas mayores que la del aire ambiental. La fórmula de Briggs para la elevación de la pluma es la siguiente:

Donde: Dh = Elevación de la pluma (sobre la chimenea)

F = Flujo de flotabilidad (véase a continuación)

û = Velocidad promedio del viento

x = Distancia a sotavento de la chimenea/fuente

g = Aceleración debido a la gravedad (9,8 m/s2)

V = Tasa volumétrica del flujo del gas de la chimenea

Ts = Temperatura del gas de la chimenea

Ta = Temperatura del aire ambiental

 

Modelos de dispersión de calidad del aire

Los modelos de dispersión de calidad del aire consisten en un grupo de ecuaciones matemáticas que sirven para interpretar y predecir las concentraciones de contaminantes causadas por la dispersión y por el impacto de las plumas. Estos modelos incluyen los estimados de dispersión mencionados anteriormente y las diferentes condiciones meteorológicas, incluidos los factores relacionados con la temperatura, la velocidad del viento, la estabilidad y la topografía. Existen cuatro tipos genéricos de modelos: gausiano, numérico, estadístico y físico. Los modelos gausianos emplean la ecuación de distribución gausiana y son ampliamente usados para estimar el impacto de contaminantes no reactivos. En el caso de fuentes de áreas urbanas que presentan contaminantes reactivos, los modelos numéricos son más apropiados que los gausianos pero requieren una información extremadamente detallada sobre la fuente y los contaminantes, y no se usan mucho. Los modelos estadísticos se emplean cuando la información científica sobre los procesos químicos y físicos de una fuente están incompletos o son vagos. Por último, están los modelos físicos, que requieren estudios de modelos del fluido o en túneles aerodinámicos del viento. La adopción de este enfoque implica la elaboración de modelos en escala y la observación del flujo en estos. Este tipo de modelos es muy complejo y requiere asesoría técnica de expertos. Sin embargo, en el caso de áreas con terrenos complejos y condiciones del flujo también complejas, flujos descendentes de la chimenea, y edificios altos, esta puede ser la mejor opción. La selección de un modelo de calidad del aire depende del tipo de contaminantes emitidos, de la complejidad de la fuente y del tipo de topografía que rodea la instalación. Algunos contaminantes se forman a partir de la combinación de contaminantes precursores. Por ejemplo, el ozono en el nivel del suelo se forma cuando los compuestos orgánicos volátiles (COV) y los óxidos de nitrógeno (NOx) actúan bajo la acción de la luz solar. Los modelos para predecir las concentraciones de ozono en el nivel del suelo emplearían la tasa de emisión de COV y Nox como datos de entrada. Además, algunos contaminantes reaccionan fácilmente una vez que son emitidos en la atmósfera. Estas reacciones reducen las concentraciones y puede ser necesario considerarlas en el modelo. La complejidad de la fuente también desempeña un papel en la selección. Algunos contaminantes y pueden ser emitidos desde chimeneas bajas sujetas a flujos descendentes aerodinámicos. Si este es el caso, se debe emplear un modelo que considere el fenómeno. En la dispersión de las plumas y los contaminantes, la topografía es un factor importante que debe ser considerado al seleccionar un modelo. Las plumas elevadas pueden tener un impacto en áreas de terrenos altos. Las alturas de este tipo de terrenos pueden experimentar mayores concentraciones de contaminantes debido a que se encuentran más cerca de la línea central de la pluma. En el caso que existan terrenos elevados, se debe usar un modelo que considere este hecho.

Distribución gausiana

De los cuatro tipos de modelos de dispersión mencionados anteriormente, el gausiano, que incluye la ecuación de distribución gausiana (ecuación 6-3) es el más usado. La ecuación de distribución gausiana emplea cálculos relativamente simples, que sólo requieren dos parámetros de dispersión (sy y sz) para identificar la variación de las concentraciones de contaminantes que se encuentran lejos del centro de la pluma, D.B. Turner, 1970. Esta ecuación determina las concentraciones de contaminantes en el nivel del suelo sobre la base de las variables atmosféricas de tiempo promedio (por ejemplo, la temperatura y la velocidad del viento). Por lo tanto, no es posible obtener un "cuadro" instantáneo de las concentraciones de la pluma. Sin embargo, cuando se emplean promedios de tiempo de diez minutos a una hora para estimar las variables atmosféricas de tiempo promedio necesarias en la ecuación, se puede asumir que las concentraciones de contaminantes en la pluma están distribuidas normalmente, como se señala en la figura siguiente :

 

 

La distribución gausiana determina el tamaño de la pluma a sotavento de la fuente. La siguiente figura muestra una representación esquemática de la pluma gausiana. El tamaño de la pluma depende de la estabilidad de la atmósfera y de su propia dispersión en dirección horizontal y vertical. Los coeficientes de la dispersión horizontal y vertical (sy y sz, respectivamente) sólo representan la desviación estándar de la normal en la curva de distribución gausiana en las direcciones y y z. Estos coeficientes de dispersión, sy y sz, son funciones de la velocidad del viento, de la cubierta de nubes y del calentamiento de la superficie por el sol. Para la distribución gausiana es necesario que el material en la pluma se mantenga. En otras palabras, se debe dejar que el borde de la pluma se refleje desde el suelo sin perder ninguna contaminación.

 

 

Efectos de la contaminación del aire

El aire que respiramos está formado por muchos componentes químicos. Los componentes primarios del aire son el nitrógeno (N2), oxígeno (O2) y vapor de agua (H20). En el aire también se encuentran pequeñas cantidades de muchas otras sustancias, incluidas el dióxido de carbono, argón, neón, helio, hidrógeno y metano.

Los componentes primarios del aire son:
- Nitrogeno,
- Oxígeno
- Vapor de agua

 

Las actividades humanas han tenido un efecto perjudicial en la composición del aire. La quema de combustibles fósiles y otras actividades industriales han cambiado su composición debido a la introducción de contaminantes, incluidos el el dióxido de azufre (SO2), monóxido de carbono (CO), compuestos orgánicos volátiles (COV), óxidos de nitrógeno (NOX) y partículas sólidas y líquidas conocidas como material particulado. Aunque todos estos contaminantes pueden ser generados por fuentes naturales, las actividades humanas han aumentado significativamente su presencia en el aire que respiramos.

Los contaminantes del aire pueden tener un efecto sobre la salud y el bienestar de los seres humanos. Un efecto se define como un cambio perjudicial mensurable u observable debido a un contaminante del aire. Un contaminante puede afectar la salud de los seres humanos, así como la de las plantas y animales. Los contaminantes también pueden afectar los materiales no vivos como pinturas, metales y telas.

Efectos sobre la salud:
- afecta la salud de las personas

Efectos sobre el bienestar:
- altera la vida cotidiana y reduce el nivel de vida.

 

 

 

 

Cómo la contaminación del aire afecta nuestra salud

La contaminación del aire tiene un efecto directo sobre la salud humana. En casos extremos, ha causado muertes como resultado de la combinación de características geográficas inusuales con factores climáticos. Por ejemplo, el episodio de contaminación del aire en Donora, Pennsylvania, en los Estados Unidos en 1948 ocasionó 20 muertes y más de 5.000 enfermos. Esto es un ejemplo de los graves efectos adversos que resultan del exceso de población y de industrias, junto con ciertos factores geográficos y meteorológicos en un área concentrada.

El exceso de población y de industrias, junto con ciertos factores geográficos y meteorológicos, pueden crear graves problemas de contaminación del aire.

La exposición a contaminantes del aire puede causar efectos agudos (corto plazo) y crónicos (largo plazo) en la salud. Usualmente, los efectos agudos son inmediatos y reversibles cuando cesa la exposición al contaminante. Los efectos agudos más comunes son la irritación de los ojos, dolor de cabeza y náuseas. A veces los efectos crónicos tardan en manifestarse, duran indefinidamente y tienden a ser irreversibles. Los efectos crónicos en la salud incluyen la disminución de la capacidad pulmonar y cáncer a los pulmones debido a un prolongado período de exposición a contaminantes tóxicos del aire, tales como el asbesto y berilio.

Efectos agudos en la salud
- inmediatos
- de corto plazo
- a menudo reversibles.

Efectos crónicos en la salud
- de largo plazo
- a menudo irreversibles.

 

El sistema respiratorio y la contaminación del aire

Aunque los contaminantes pueden afectar a la piel, ojos y otros sistemas del cuerpo, el principal perjudicado es el sistema respiratorio. El aire se inhala por la nariz que actúa como el sistema filtrante primario del cuerpo.

Los pelos pequeños y las condiciones calientes y húmedas de la nariz eliminan eficazmente las partículas contaminantes de mayor tamaño. Luego el aire pasa por la faringe, y laringe antes de llegar a la parte superior de la tráquea. La tráquea se divide en dos partes, los bronquios izquierdo y derecho. Cada bronquio se subdivide en compartimentos cada vez más pequeños llamados bronquiolos que contienen millones de bolsas de aire llamados alveolos. Los bronquiolos y alveolos, constituyen los pulmones.

Los contaminantes de aire, tanto gaseosos como particulados, pueden tener efectos negativos sobre los pulmones. Las partículas sólidas se pueden impregnar en las paredes de la tráquea, bronquios y bronquiolos. La mayoría de estas partículas se eliminan de los pulmones mediante la acción de limpieza (barrido) de los cilios, pequeños filamentos de las paredes de los pulmones. Esto es lo que ocurre cuando se tose o estornuda.

Una tos o estornudo transporta las partículas a la boca. Las partículas se eliminan cuando son ingeridas o expulsadas del cuerpo. Sin embargo, las partículas sumamente pequeñas pueden alcanzar los alveolos, donde a menudo toma semanas, meses o incluso años para que el cuerpo las elimine.

Resulta difícil para los pulmones remover las partículas sumamente pequeñas.

Los contaminantes gaseosos del aire también pueden afectar la función de los pulmones mediante la reducción de la acción de los cilios. La respiración continua de aire contaminado disminuye la función de limpieza normal de los pulmones, lo que puede ocasionar que gran número de partículas lleguen a las partes inferiores del pulmón.

Los pulmones son los órganos responsables de absorber el oxígeno del aire y remover el dióxido de carbono del torrente sanguíneo. El daño causado a los pulmones por la contaminación del aire puede imposibilitar este proceso y contribuir a la aparición de enfermedades respiratorias como la bronquitis, enfisema y cáncer. También puede afectar el corazón y el sistema circulatorio.

Contaminación del aire

La contaminación del aire ocurre tanto en exteriores (ambiental) como en interiores. Los efectos de la contaminación del aire sobre la salud varían enormemente de persona en persona. Los más afectados por la contaminación del aire son los ancianos, lactantes, mujeres embarazadas y enfermos crónicos del pulmón y corazón. Las personas que hacen ejercicios al aire libre también están propensas pues respiran más rápida y profundamente, lo que permite el ingreso de más contaminantes a los pulmones. Los corredores y ciclistas que se ejercitan en áreas de gran tránsito se pueden estar causando más daño que beneficio.

El "smog fotoquímico" (niebla fotoquímica) es un término de la contaminación del aire que se usa diariamente. En realidad, el smog fotoquímico es ozono a nivel del suelo formado por la reacción de los contaminantes con la luz solar. El smog fotoquímico. Éste tiene un efecto perjudicial sobre la salud de los grupos de alto riesgo mencionados anteriormente. En las ciudades de México, Santiago y Sao Paulo, por ejemplo, los periódicos y emisoras de radio informan diariamente índices de la calidad del aire para alertar a las personas en riesgo que se encuentran al aire libre. Estos índices son una medida de los niveles de contaminantes y partículas en el aire.

Efectos indirectos de la contaminación del aire

La posibilidad cada vez más creciente de contraer cáncer de piel es un efecto indirecto de la contaminación del aire sobre la salud. Aunque el ozono en la atmósfera inferior es perjudicial para el ambiente, en la atmósfera superior es necesario para proteger a la tierra de la nociva radiación ultravioleta.

Esta capa protectora se está dañando debido a la descarga masiva de clorofluorocarbonos (CFC) en la atmósfera. Los clorofluorocarbonos se usan comúnmente en refrigeradores y aparatos de aire acondicionado y como gas en atomizadores de aerosol.

Contaminación aire en interiores

Los efectos de la contaminación del aire en interiores han recibido mayor atención en los últimos años porque es allí donde las personas pasan casi 90 por ciento de su tiempo. Diversos estudios han indicado que la exposición a algunos contaminantes puede ser dos a cinco veces mayor en interiores que al aire libre. Hay muchos tipos de contaminantes de interiores, tales como el humo de los artefactos, chimeneas y cigarrillos; contaminantes orgánicos de las pinturas, colorantes, limpiadores y materiales de construcción; y el radón.

La exposición a algunos contaminantes puede ser dos a cinco veces mayor en interiores que al aire libre.

 

El radón es un gas que se presenta de forma natural, no tiene olor ni color y es radiactivo. Sus efectos sobre la salud humana son importantes porque es el segundo factor, después del cigarrillo, que produce cáncer al pulmón. Afortunadamente, los niveles de radón se pueden reducir con la circulación del aire y ventilación adecuadas.

Contaminantes de interiores y principales fuentes

Contaminante

Principales fuentes

COMPUESTOS QUIMICOS

NOx

Estufas a parafina, cocinas a gas, etc.

CO

HTA, combustibles de calefacción y cocina, infiltración de exteriores

SO2

Estufas a parafina, calefactores a leña o gas, etc.

O3

Fotocopiadoras, impresoras laser, ozonizadores, infiltración de exteriores, etc.

COV5

Materiales de construcción (pegamentos, paneles, aislantes, etc.), HTA, hornos a gas, sistemas de aire acondicionado, infiltracion de exteriores, estufas a parafina, productos de limpieza, etc.

Fibras

Materiales de construcción, etc.

Hidrocarburos aromaticos policiclicos

Combustibles de calefacción y cocina, HTA, infiltración de exteriores, etc.

Metales

Pinturas (Pb), baterías (Pb, Cd), PVC (Cd), aparatos eléctricos (Hg), polvo exterior, etc.

Pesticidas

Uso de termicidas, insecticidas, fungicidas

Material particulado

Combustión en interiores, HTA, infiltración de exteriores, etc.

Humo de tabaco ambiental

Combustión de tabaco

AGENTES FISICOS

Radiaciones

Artefactos eléctricos

Calor

Sistemas de combustión y artefactos eléctricos

AGENTES BIOLOGICOS

Bacterias
Virus
Hongos

Sistemas de aire acondicionado, mascotas, plantas de interiores, aguas estancadas, etc.

En la lección cuatro se tratará en detalle los efectos de los contaminantes del aire comunes o "criterio" y algunos peligrosos sobre la salud. Los contaminantes criterio son aquellos para los cuales se han establecido normas nacionales de calidad del aire. Los contaminantes criterio son el monóxido de carbono, ozono, óxidos de azufre, material particulado, óxidos de nitrógeno y plomo. Los contaminantes peligrosos incluyen varios compuestos orgánicos volátiles, asbesto, cloruro de vinilo y mercurio, entre otros.

 

Cómo afecta la contaminación del aire otros aspectos de nuestras vidas

La contaminación del aire tiene un efecto perjudicial sobre casi todas las fases de nuestras vidas. Además de los efectos sobre la salud tratados anteriormente, hay muchos otros efectos secundarios sobre la vegetación, suelo, agua, materiales hechos por el hombre, clima y visibilidad.

Ozono

Desde 1970 se ha estudiado los efectos de la contaminación del aire sobre los cultivos, árboles y otro tipo de vegetación. Las investigaciones de campo y experimentos de invernadero han revelado que el ozono es tóxico para las plantas y puede destruir variados cultivos comerciales.

 

El ozono es tóxico para las plantas.

 

De igual modo, la lluvia ácida afecta cultivos como la avena, alfalfa, guisantes y zanahorias, y también áreas forestales. Existen pruebas de que el incremento de radiación ultravioleta debido a la pérdida de ozono en la atmósfera superior está afectando el ciclo de crecimiento normal de las plantas.

Lluvia acida

La lluvia ácida ha recibido mucha atención en el nivel internacional. Se forma cuando los contaminantes del aire, tales como el dióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOX) se transforman en ácidos en la atmósfera. Posteriormente, la precipitación resultante (lluvia, nieve o niebla) deposita los ácidos en lagos y suelos. El control de la lluvia ácida se ha convertido en una preocupación internacional, ya que a menudo la fuente de estos contaminantes se encuentra alejada del lugar donde se registran los efectos.

La lluvia ácida puede destruir o dañar la fauna silvestre de lagos y arroyos y también las edificaciones hechas por el hombre.

Las investigaciones han indicado que la lluvia ácida puede destruir o dañar la fauna silvestre de lagos y arroyos, y también las construcciones hechas por el hombre, tales como los edificios y monumentos al aire libre. Las estatuas antiguas de Grecia e Italia han sido dañadas considerablemente por la lluvia ácida.

Visibilidad

La contaminación del aire también afecta la visibilidad. Esto ha dado lugar a problemas relacionados con la seguridad de la operación de los aviones y la destrucción de paisajes naturales. Por ejemplo, la visibilidad del Gran Cañón en los Estados Unidos ha sido afectada por la contaminación del aire generada por el hombre a cientos de kilómetros de distancia.

La contaminación del aire puede causar problemas relacionados con la seguridad de los vuelos.

Calentamiento de la atmósfera

Existen pruebas de que la contaminación del aire contribuye al calentamiento de la atmósfera o al efecto invernadero. La quema de combustibles fósiles emite demasiado dióxido de carbono a la atmósfera. Normalmente, el dióxido de carbono no es peligroso ya que es un alimento necesario para las plantas, pero la cantidad que se produce es mucho mayor que la requerida por la vegetación.

El dióxido de carbono forma un manto sobre la superficie de la tierra y atrapa el calor reflejado del suelo. El efecto es similar al de un automóvil cerrado o un invernadero, de allí el término de efecto invernadero. Los científicos han pronosticado que en los próximos cincuenta años el calentamiento del planeta podría elevar la temperatura tres a nueve grados más que los promedios actuales. Esto produciría cambios drásticos en el clima de todo el mundo.

Como se ha visto, la contaminación del aire afecta nuestras vidas en muchos aspectos. Las fuentes primarias de contaminación del aire son las fábricas y las comodidades modernas de las que dependemos para el crecimiento económico y estilo de vida. Equilibrar el desarrollo económico con la necesidad de proteger a la población de los riesgos de la contaminación del aire sobre la salud y el bienestar es un reto que enfrentan los países. Para ilustrar este reto, el siguiente capítulo describe los esfuerzos llevados a cabo en los Estados Unidos y Chile.

 

 

¿Cómo se limita la emisión de contaminantes sin el uso de control agregado?

Algunas técnicas para controlar la emisión de contaminantes del aire no requieren equipo adicional, mientras que otras requieren control "agregado". El control agregado es aquel que se añade a los procesos que generan contaminación con la finalidad de destruir o capturar los contaminantes. La técnica elegida para controlar la emisión de contaminantes en una determinada fuente depende de muchos factores; el más importante es si el contaminante es un gas o una partícula.

Como se ha visto en las lecciones anteriores, existen contaminantes en estado gaseoso, líquido y sólido. Los contaminantes en estado gaseoso incluyen a los óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles (COV). Muchos contaminantes peligrosos son gases. Los contaminantes en estado líquido y sólido, llamados material particulado, incluyen el polvo de cemento, humo, cenizas volantes y vapores de metales.

Las técnicas para limitar la emisión de contaminantes del aire sin el uso de control agregado son:

Cambio de procesos

Cambio de combustibles

Buenas prácticas de operación

Cierre de plantas

Estos métodos de control se aplican tanto para los gases como para las partículas.

Por ejemplo, un cambio de proceso puede ser la conversión de una fuente de energía que emplea combustible fósil en una que usa energía solar o hidroeléctrica. Los generadores de energía solar e hidroeléctrica contaminan el aire menos que los generadores que queman combustibles fósiles. Un ejemplo de cambio de combustible sería el uso de carbón con bajo contenido de azufre para reemplazar al carbón con alto contenido de azufre. Esto reduciría la cantidad de emisión de dióxido de azufre. Otro ejemplo de cambio de combustible sería sustituir el carbón por gas natural, que es menos contaminante.

Las buenas prácticas de operación incluyen medidas de sentido común, tales como el cuidado y mantenimiento apropiado del equipo. Un ejemplo de esta técnica es la inspección y mantenimiento regular para asegurar que no haya fuga de compuestos orgánicos volátiles en una planta química. Las fugas de los equipos pueden representar una fuente importante de emisión de compuestos orgánicos volátiles. Un programa de inspección regular con dispositivos sencillos para la detección de fugas, junto con un rápido sistema de reparación y mantenimiento, puede reducir en gran medida esta fuente. Además de la reducción de emisiones, las buenas prácticas de cuidado y mantenimiento también disminuyen los costos al evitar la pérdida de materiales costosos.

La inspección regular del equipo para detectar fugas puede ayudar a reducir las fuentes de emisión de contaminantes.

 

Finalmente, el cierre de las plantas es una técnica eficaz para reducir la contaminación. Esta medida puede ser necesaria en casos extremos, por ejemplo, durante un episodio de contaminación del aire. Para la reducción de la contaminación del aire también es eficaz reemplazar plantas antiguas por instalaciones modernas.

 

Cómo se limita la emisión de contaminantes sin el uso de control agregado?

    Algunas técnicas para controlar la emisión de contaminantes del aire no requieren equipo adicional, mientras que otras requieren control "agregado". El control agregado es aquel que se añade a los procesos que generan contaminación con la finalidad de destruir o capturar los contaminantes. La técnica elegida para controlar la emisión de contaminantes en una determinada fuente depende de muchos factores; el más importante es si el contaminante es un gas o una partícula.

    Como se ha visto en las lecciones anteriores, existen contaminantes en estado gaseoso, líquido y sólido. Los contaminantes en estado gaseoso incluyen a los óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles (COV). Muchos contaminantes peligrosos son gases. Los contaminantes en estado líquido y sólido, llamados material particulado, incluyen el polvo de cemento, humo, cenizas volantes y vapores de metales.

    Las técnicas para limitar la emisión de contaminantes del aire sin el uso de control agregado son:

Cambio de procesos

Cambio de combustibles

Buenas prácticas de operación

Cierre de plantas

    Estos métodos de control se aplican tanto para los gases como para las partículas.

    Por ejemplo, un cambio de proceso puede ser la conversión de una fuente de energía que emplea combustible fósil en una que usa energía solar o hidroeléctrica. Los generadores de energía solar e hidroeléctrica contaminan el aire menos que los generadores que queman combustibles fósiles. Un ejemplo de cambio de combustible sería el uso de carbón con bajo contenido de azufre para reemplazar al carbón con alto contenido de azufre. Esto reduciría la cantidad de emisión de dióxido de azufre. Otro ejemplo de cambio de combustible sería sustituir el carbón por gas natural, que es menos contaminante.

    Las buenas prácticas de operación incluyen medidas de sentido común, tales como el cuidado y mantenimiento apropiado del equipo. Un ejemplo de esta técnica es la inspección y mantenimiento regular para asegurar que no haya fuga de compuestos orgánicos volátiles en una planta química. Las fugas de los equipos pueden representar una fuente importante de emisión de compuestos orgánicos volátiles. Un programa de inspección regular con dispositivos sencillos para la detección de fugas, junto con un rápido sistema de reparación y mantenimiento, puede reducir en gran medida esta fuente. Además de la reducción de emisiones, las buenas prácticas de cuidado y mantenimiento también disminuyen los costos al evitar la pérdida de materiales costosos.

La inspección regular del equipo para detectar fugas puede ayudar a reducir las fuentes de emisión de contaminantes.

    Finalmente, el cierre de las plantas es una técnica eficaz para reducir la contaminación. Esta medida puede ser necesaria en casos extremos, por ejemplo, durante un episodio de contaminación del aire. Para la reducción de la contaminación del aire también es eficaz reemplazar plantas antiguas por instalaciones modernas.

 

Dispositivos y técnicas de control para contaminantes gaseosos

    El método más común de control de contaminantes gaseosos es la adición de dispositivos de control agregado para destruir o recuperar un contaminante. Las técnicas de control agregado son la combustión, adsorción, absorción y condensación. Los dispositivos de combustión incluyen equipos tales como incineradores termales y catalíticos, quemadores, calderos y calentadores industriales. La combustión es la rápida oxidación de una sustancia producto de la combinación del oxígeno con un material combustible en presencia de calor. Cuando se completa la combustión, el flujo gaseoso se convierte en dióxido de carbono y vapor de agua. La combustión incompleta libera algunos contaminantes a la atmósfera. El humo es un indicador de combustión incompleta. Un ejemplo común de combustión incompleta es la quema de madera en la chimenea de una casa.

El humo es un indicador de combustión incompleta (por ejemplo, la quema de madera en una chimenea)

    La adsorción, absorción y condensación son técnicas de recuperación. Algunos dispositivos que usan estas técnicas son los adsorbedores de carbón, la torre rociadora y condensadores de superficie. Estas técnicas aplican sencillos principios físicos para remover los contaminantes en un flujo de gas. Estos principios se discutirán con más detalle a continuación, junto con la descripción de algunos dispositivos específicos de control.            

Incineradores termales

    Los incineradores termales se usan frecuentemente para controlar la emisión continua de compuestos orgánicos volátiles combustibles. En general, la incineración destruye gases y desechos sólidos mediante la quema controlada a altas temperaturas. Cuando los incineradores termales se operan correctamente pueden destruir más de 99 por ciento de los contaminantes gaseosos.

    Para la incineración termal es importante que el flujo de vapor del incinerador termal tenga una tasa de flujo y concentración constantes del gas combustible. Estos dispositivos no son adecuados para flujos fluctuantes de vapor porque la eficiencia del proceso de combustión depende de la mezcla apropiada de vapores y un tiempo específico de permanencia en la cámara de combustión.

    El tiempo de permanencia es el período que la mezcla del combustible permanece en la cámara de combustión. A menudo se agrega un combustible suplementario al incinerador termal para complementar la cantidad de gases contaminantes que se queman en el incinerador. La energía y calor producidos por el proceso de incineración se pueden recuperar y dedicar a usos provechosos en una fábrica.

 

Incineración catalítica

    Los incineradores catalíticos son similares a los termales e incluyen un catalizador para evaluar el proceso de combustión. Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química sin que la reacción cambie o consuma dicha sustancia. Los catalizadores permiten que el proceso de combustión ocurra con temperaturas más bajas, lo que reduce el costo del combustible. Cuando se usa un incinerador catalítico se obtiene una eficiencia de destrucción mayor de 95 por ciento. Si se emplea un volumen mayor de catalizadores o temperaturas más altas es posible alcanzar una mayor eficiencia. Los incineradores catalíticos son más convenientes para las emisiones con bajo contenido de COV.

 

Llamas

    Las llamas se usan comúnmente para la disposición de gases residuales durante alteraciones del proceso, como los que se dan cuando se inicia o concluye un proceso. Las llamas son básicamente dispositivos de seguridad que también se usan para destruir emisiones de desechos. Una llama se puede usar para controlar casi cualquier emisión que contiene compuestos orgánicos volátiles. Las llamas se pueden diseñar para manejar desechos que tienen fluctuaciones en la tasa de flujo y en el contenido de compuestos orgánicos. La eficacia de destrucción de las llamas es de aproximadamente 98 por ciento.

 

 

 Calderas y calentadores industriales

    Las calderas y calentadores industriales se usan comúnmente para generar calor y energía. Su principal propósito es contribuir a las operaciones de la planta. Su uso como dispositivo para el control de la contaminación es secundario.

    Las calderas y calentadores industriales se usan para el control de la contaminación sólo si los contaminantes no afectan el desempeño de las unidades. Un flujo contaminante puede servir como combustible suplementario para la caldera o calentador si su "poder calorífico" es adecuado. Todos los compuestos orgánicos volátiles tienen diferente poder calorífico. Si el flujo contaminante es grande y el poder calorífico es alto, el flujo contaminante puede ser la fuente primaria de combustible para la caldera o calentador. Los compuestos orgánicos volátiles con bajo poder calorífico también pueden ser descargados en la caldera o calentador si la tasa de flujo es lo bastante pequeña como para no afectar el desempeño de la unidad.

    Cuando las calderas y calentadores se emplean como dispositivos para el control de emisiones pueden proporcionar una eficiencia de destrucción mayor de 98 por ciento. La ventaja de usarlos es que el costo adicional del capital es poco, ya que las unidades son esenciales para toda la operación de la planta. Además, se puede recuperar el poder calorífico del flujo contaminante para reducir costos.

Adsorbedores de carbón

    El proceso de adsorción más común es mediante el carbón. El adsorbedor de carbón usa partículas de carbón activado para controlar y recuperar las emisiones gaseosas contaminantes. En este proceso, el gas es atraído y se adhiere a la superficie porosa del carbón activado, lográndose una eficiencia de remoción de 95 a 99 por ciento. Se usa particularmente para recuperar compuestos orgánicos valiosos, por ejemplo, el percloroetileno que se usa en los procesos de lavado al seco.

    Los sistemas de adsorción pueden ser regeneradores o no regeneradores. Un sistema regenerador usualmente contiene más de un lecho de carbón. Mientras un lecho retira activamente los contaminantes, el otro se regenera para uso futuro. Para extraer los contaminantes atrapados en el lecho y llevarlos a un dispositivo de recuperación se usa vapor. Mediante la regeneración, las mismas partículas de carbón activado se pueden usar una y otra vez. Los sistemas de regeneración se usan cuando la concentración del contaminante en el flujo de gas es relativamente alto.

    Usualmente, los sistemas no regeneradores tienen lechos más delgados de carbón activado. En un adsorbedor no regenerador, el carbón gastado se descarta cuando se satura con el contaminante. Debido al problema de desechos sólidos que genera este sistema, los adsorbedores no regeneradores de carbón se usan cuando la concentración del contaminante es sumamente baja.

Absorbedores

    La absorción es el proceso mediante el cual un contaminante gaseoso se disuelve en un líquido. El agua es el absorbente más usado. A medida que el flujo de gas pasa por el líquido, éste absorbe el gas de la misma manera como el azúcar es absorbido en un vaso de agua cuando se agita. La absorción se usa comúnmente para recuperar productos o purificar gases con alta concentración de compuestos orgánicos. Un problema potencial con la absorción es la generación de aguas residuales, lo que convierte un problema de contaminación del aire en un problema de contaminación del agua.

    El equipo de absorción está diseñado para obtener la mayor cantidad de mezcla posible entre el gas y el líquido. Los absorbedores son frecuentemente llamados lavadores de gas y existen varios tipos de ellos. Los más usados son las torres rociadoras, columnas de relleno, cámaras rociadoras y lavadores Venturi.

    El absorbedor de columna de relleno contiene una sustancia inerte (no reactiva), como plástico o cerámica, que aumenta la superficie del área líquida para la interfaz líquida/gaseosa. El material inerte ayuda a maximizar la capacidad de absorción de la columna. Además, la introducción del gas y líquido en extremos opuestos de la columna permite que la mezcla sea más eficiente debido al flujo contra corriente que se genera. Los absorbedores pueden alcanzar una eficiencia de remoción mayor de 95 por ciento.

 

Condensadores

    Los condensadores remueven contaminantes gaseosos mediante la reducción de la temperatura del gas hasta un punto en el que el gas se condensa y se puede recolectar en estado líquido. Un ejemplo sencillo del proceso de condensación son las gotas de agua que se forman en la parte exterior de un vaso con agua fría. La temperatura fría del vaso hace que el vapor de agua del aire circundante pase al estado líquido en la superficie del vaso. La condensación se puede lograr mediante un incremento de la presión o la extracción de calor de un sistema. La extracción de calor es la técnica que más se emplea.

    Los condensadores se usan generalmente para recuperar los productos valiosos de un flujo de desechos. Usualmente se usan con otro dispositivo de control. Por ejemplo, un condensador se puede usar para remover una sustancia gaseosa de un flujo contaminante. Luego, los gases remanentes del flujo contaminante se destruyen en un incinerador.

    En el control de la contaminación se emplean condensadores de contacto y de superficie. En los condensadores de contacto, el gas hace contacto con un líquido frío. En un condensador de superficie, los gases entran en contacto con una superficie fría en la cual circula un líquido o gas enfriado, como la parte exterior de un tubo. La eficiencia de remoción de los condensadores varía de 50 a más de 95 por ciento, dependiendo del diseño y aplicación.

Equipo y prácticas de trabajo

    Los requisitos para equipos y prácticas de trabajo también son efectivos para reducir la emisión de gases. Por ejemplo, los separadores de aceite y agua se usan frecuentemente para remover el aceite de las aguas residuales. La superficie oleaginosa del separador puede ser una fuente de emisión de compuestos orgánicos volátiles. La instalación de un techo fijo o flotante en el separador puede reducir las emisiones. Otro ejemplo de este tipo de control es la instalación de techos en tanques de depósito que contienen líquidos volátiles, como la gasolina.

    Las prácticas de trabajo, como un programa regular de inspección y mantenimiento, pueden reducir la emisión de gas proveniente de equipos con fugas. En algunas instalaciones, como plantas químicas, se hacen inspecciones regulares con un analizador portátil de vapor orgánico (AVO) para detectar fugas en válvulas, bombas y accesorios. Una vez detectadas las fugas, se reparan inmediatamente para reducir las emisiones de estas fuentes.

Los factores que determinan la elección de una técnica de control para emisiones de gases contaminantes son:

Las propiedades químicas del contaminante.

El valor del contaminante si es recuperado.

Costos del control.

El impacto de la tcnica de control sobre la contaminacin del agua o produccin de desechos slidos.

 

Técnicas y dispositivos de control para partículas líquidas y sólidas

    El material particulado incluye pequeñas partículas líquidas y sólidas y también es referido como humo, polvo, vapor o neblina. Como ya se mencionó en la lección 3, las partículas con menos de 10 y 2,5 micrómetros de diámetro son reconocidas como contaminantes criterio. Estas pequeñas partículas tienen un efecto mucho mayor sobre la salud humana que las partículas más grandes. Las técnicas de control para las partículas se centran en capturar las partículas emitidas por una fuente contaminante.

    Antes de elegir un dispositivo de control de partículas se deben considerar muchos factores. Usualmente, las partículas son recogidas y encauzadas por un canal o chimenea. Las características de la corriente de partículas afectan la elección del dispositivo de control. Estas características incluyen la variedad del tamaño de las partículas en la corriente de escape, la tasa de flujo del escape, temperatura, contenido de humedad y propiedades químicas del flujo de la corriente de escape como capacidad explosiva, acidez, alcalinidad e inflamabilidad.

    Los dispositivos de control más usados para controlar la emisión de partículas son:

precipitadores electrostáticos

filtros

lavadores Venturi

ciclones

cámaras de sedimentación.

    En muchos casos, se usa más de uno de estos dispositivos en serie para obtener la eficiencia deseada de remoción. Por ejemplo, se puede usar una cámara de sedimentación para retirar partículas grandes antes de que el flujo contaminante ingrese a un precipitador electrostático. A continuación se discute cada uno de estos dispositivos de control de partículas.

 

Precipitadores electrostáticos

    Los precipitadores electrostáticos (PES) capturan las partículas sólidas en un flujo de gas por medio de la electricidad. El PES carga de electricidad a las partículas atrayéndolas a placas metálicas con cargas opuestas ubicadas en el precipitador. Las partículas se retiran de las placas mediante "golpes secos" y se recolectan en una tolva ubicada en la parte inferior de la unidad. La eficiencia de remoción de los PES es muy variable. Solo para partículas muy pequeñas, la eficiencia de remoción es de aproximadamente 99 por ciento.

 

Filtros

    El filtro de tela o cámara de filtros de bolsa trabaja bajo el mismo principio que una aspiradora de uso doméstico. El flujo de gas pasa por el material del filtro que retira las partículas. El filtro de tela es eficiente para retener partículas finas y puede sobrepasar 99 por ciento de remoción en la mayoría de las aplicaciones. Una desventaja del filtro de tela es que los gases a altas temperaturas a menudo tienen que ser enfriados antes de entrar en contacto con el medio filtrante.

 

Lavadores Venturi

Los lavadores Venturi usan un flujo líquido para remover partículas sólidas. En el lavador Venturi, el gas cargado con material particulado pasa por un tubo corto con los extremos en llamas y una sección estrecha. Esta constricción hace que el flujo de gas se acelere cuando aumenta la presión. El flujo de gas recibe un rocío de agua antes o durante la constricción en el tubo. La diferencia de velocidad y presión que resulta de la constricción hace que las partículas y el agua se mezclen y combinen. La reducción de la velocidad en la sección expandida del cuello permite que las gotas de agua con partículas caigan del flujo de gas. Los lavadores Venturi pueden alcanzar 99 por ciento de eficiencia en la remoción de partículas pequeñas. Sin embargo, una desventaja de este dispositivo es la producción de aguas residuales.

 

 

Cámaras de sedimentación

    Las cámaras de sedimentación emplean la fuerza de gravedad para remover partículas sólidas. El flujo de gas ingresa a una cámara donde disminuye la velocidad del gas. Las partículas más grandes caen del flujo de gas en una tolva. Debido a que las cámaras de sedimentación son efectivas sólo para la remoción de partículas más grandes, usualmente se usan junto con un dispositivo más eficiente de control.

Ciclones

    Los ciclones usan el principio de la fuerza centrífuga para remover el material particulado. En un ciclón, el flujo contaminante es forzado a un movimiento circular. Este movimiento ejerce fuerza centrífuga sobre las partículas y las dirige a las paredes exteriores del ciclón. Las paredes del ciclón se angostan en la parte inferior de la unidad, lo que permite que las partículas sean recolectadas en una tolva. El aire limpio sale del ciclón por la parte superior de la cámara, pasando por un espiral de flujo ascendente o vórtice formado por una espiral que se mueve hacia abajo. Los ciclones son eficientes para remover partículas grandes pero no son tan eficientes para partículas pequeñas. Por esta razón, a menudo se usan con otros dispositivos de control.

    Debido a que los dispositivos para el control de partículas capturan los contaminantes pero no los destruyen, es necesario disponer adecuadamente el material recolectado. Las partículas sólidas recolectadas frecuentemente se disponen en un relleno. Las aguas residuales generadas por los lavadores deben enviarse a una planta de tratamiento de aguas residuales. Cuando es posible, el material particulado recolectado se recicla y vuelve a usar.

 

del muestreo y análisis del aire

Los componentes de un sistema de monitoreo de la contaminación del aire incluyen la recolección o muestreo de contaminantes del aire ambiental y de fuentes específicas; el análisis o medición de la concentración de los contaminantes; y la notificación y uso de la información recopilada. El muestreo y análisis del aire ambiental y de la emisión de las fuentes puntuales son importantes por varias razones.

Se puede medir el aire ambiental y la emisión de las fuentes.

Los datos de las concentraciones de los contaminantes del aire se usan para determinar el cumplimiento de las normas de calidad del aire. También se usan para diagnosticar las condiciones de un área antes de construir una nueva fuente de contaminación, para desarrollar modelos de dispersión de contaminantes, para realizar estudios científicos y para evaluar la exposición humana a contaminantes y el daño al medio ambiente.

Monitoreo del aire:
? Recolección de muestras
? Análisis de muestras
? Notificación y uso de la información recopilada

Los datos de emisiones de fuentes puntuales se usan para determinar el cumplimiento de los reglamentos de contaminación del aire, la eficacia del control de la contaminación del aire, la eficiencia de producción y para apoyar la investigación científica.

Las instituciones responsables del monitoreo de la calidad del aire generalmente designan los métodos de referencia para el muestreo y análisis de los contaminantes y de las fuentes de emisión. Los métodos especifican procedimientos precisos que se deben seguir para cualquier actividad de monitoreo relacionada con el cumplimiento de la reglamentación.

Las instituciones responsables del monitoreo de la calidad del aire generalmente designan los métodos de referencia para el muestreo y análisis de los contaminantes y de las fuentes de emisión.

Estos procedimientos orientan el muestreo, análisis, calibración de instrumentos y cálculo de las emisiones. La elección del método específico de análisis depende de un número de factores, siendo los más importantes las características químicas del contaminante y su estado físico -sólido, líquido o gaseoso. Los métodos de referencia se diseñan para determinar la concentración de un contaminante en una muestra. La concentración se expresa en términos de masa por unidad de volumen, usualmente en microgramos por metro cúbico.

Hay algunos principios básicos y terminología asociada al muestreo y análisis del contaminante. La recolección de la muestra puede realizarse mediante técnicas manuales o automáticas. El análisis y medición de los contaminantes puede hacerse por diversos medios, según las características químicas y físicas del contaminante. Uno de los métodos para la medición del material particulado es emplear principios gravimétricos. La gravimetria se refiere a la medición del peso. Las partículas se atrapan o recogen en filtros y se pesan. El peso del filtro con el contaminante recolectado menos el peso de un filtro limpio da la cantidad del material particulado en un determinado volumen de aire.

La medición del material particulado emplea principios gravimétricos. La gravimetria se refiere a la medición del peso.

La absorción atómica se usa para medir el plomo. Después que se recolectan las partículas de plomo mediante métodos gravimétricos, el plomo se extrae de la muestra mediante ácidos. En el proceso de absorción atómica, el plomo absorbe pequeñas cantidades de radiación. La radiación emitida por la muestra permite conocer la cantidad de átomos de plomo en la muestra.

La absorción atómica se usa para medir el plomo.

Los contaminantes gaseosos se pueden medir con diversos métodos. Las técnicas más comunes son la espectrofotometría, quimiluminiscencia de fase gaseosa e ionización de llama.

La espectrofotometría se basa en principios colorimétricos y comúnmente se usa para medir la concentración de dióxido de azufre. En este proceso, los colorantes y productos químicos se combinan con una solución que contiene dióxido de azufre. El color de la solución da lugar a diferentes cantidades de luz absorbida. La cantidad de luz absorbida, medida con un espectrofotómetro, indica la cantidad presente de dióxido de azufre.

La espectrofotometría se basa en principios colorimétricos y comúnmente se usa para medir la concentración de dióxido de azufre.

La quimiluminiscencia de fase gaseosa es un método para medir el ozono. En este método, por reacción química con etileno, el ozono emite luz y esa luz se mide con un tubo fotomultiplicador. La cantidad de luz indica la cantidad presente de ozono.

En la ionización de llama se quema la muestra de aire gaseoso con una pequeña llama de hidrógeno. El número de iones o electrones que se forma es proporcional al número de átomos de carbono que se encuentra en la muestra y se cuenta electrónicamente. Esta técnica puede usarse para medir los compuestos orgánicos volátiles (hidrocarburos). Como este método también detecta los carbonos en el metano, un gas relativamente inofensivo que se encuentra naturalmente en la atmósfera, se deben realizar correcciones para justificar su presencia.

 

El cuadro 7-1 presenta los diversos métodos usados para medir y analizar contaminantes del aire y los principios básicos para obtener la medición.

Cuadro 7-1: Ejemplos de métodos de medición y análisis de los contaminantes de aire

Método

Principio

Contaminante

Ionización de llama

Responde en proporción al número de átomos de carbono en la muestra de gas

COV

Absorción infrarroja

La muestra absorbe la radiación en la región infrarroja del espectro; se mide la diferencia en la absorción. Se usan otras regiones del espectro, por ejemplo, UV

Monóxido de carbono

Absorción atómica

La muestra absorbe la radiación; la radiación emitida depende de los átomos presentes.

Plomo

Espectroscopía defluorescencia

La muestra excitada puede reemitir el exceso de energía excitada

Ozono, NO2

Recolección de partículas

Gravimetría; la masa de material particulado se determinado por el peso

PM10

Espectrofotometría

Se forman soluciones coloreadas mediante la mezcla de los reactivos con los contaminantes

SO2

El resultado final de los procedimientos de muestreo y análisis son los datos cuantitativos. La validez de los datos depende de la exactitud y precisión de los métodos usados para generar datos. Para asegurar la validez, se emplean diversas medidas de control de calidad para cada uno de los métodos de referencia. La principal medida de control de calidad es la calibración. La calibración comprueba la exactitud de una medición al establecer la relación entre el resultado de un proceso de medición y un estándar de concentración conocida. Cada uno de los métodos de referencia tiene procedimientos precisos de calibración que se deben seguir para asegurar resultados exactos.

La calibración comprueba la exactitud de una medición al establecer la relación entre el resultado de un proceso de medición y un insumo conocido.

También se han desarrollado programas extensos de garantía de la calidad para asegurar la validez de los datos. Un componente esencial del programa de garantía de la calidad de datos son las auditorias. En una auditoria, uno o varios laboratorios analizan una muestra estándar conocida de un contaminante. Si los laboratorios obtienen el resultado esperado, pueden estar seguros que sus métodos y procedimientos son precisos.

En una auditoría, uno o varios laboratorios analizan una muestra estándar conocida de un contaminante.

 

 

 

Monitoreo de la concentración de contaminantes en el aire

En el Valle de México, Santiago, São Paulo y otras ciudades de América Latina se han establecido sistemas de monitoreo para medir la concentración de los contaminantes criterio y el progreso en el cumplimiento de las metas establecidas por la ley.

Por ejemplo, en São Paulo, la Compañía de Tecnología de Saneamiento Ambiental (CETESB) está a cargo de la administración y operación de las estaciones de monitoreo del aire ubicadas en el Estado de São Paulo, Brasil. Desde 1981, la CETESB opera más de 25 estaciones automáticas y 15 estaciones manuales.

En general, todas las estaciones de monitoreo en una red uniforman los criterios para la localización, instrumentación y garantía de la calidad del monitoreo. Existen procedimientos específicos que se deben seguir al realizar el muestreo de cada contaminante criterio. Estos procedimientos detallados son los métodos de referencia, los cuales se revisan y actualizan de acuerdo con el avance de la tecnología.

Todas las estaciones de monitoreo en una red uniforman los criterios para la localización, instrumentación y garantía de la calidad del monitoreo.

Los métodos de referencia pueden ser manuales o automatizados. Los manuales son técnicas específicas que se deben seguir cuando se recolecta y analiza la muestra de un contaminante del aire. Un método de referencia automatizado se refiere generalmente a un instrumento aprobado que satisface los requisitos técnicos para la recolección y análisis exactos de un contaminante. Los métodos automatizados se usan principalmente para recolectar y analizar aire de manera permanente.

Los métodos de referencia pueden ser manuales o automatizados.

 

Un muestreador de alto volumen que se usa como un método manual para medir partículas totales en suspensión (PTS) y plomo en el aire. En este proceso gravimétrico, la bomba en el muestreador de aire de alto volumen crea un vacío que lleva el aire a una caseta cubierta. El aire pasa a través de un filtro que atrapa el material particulado. Para determinar la cantidad de material particulado en una muestra de aire, se pesa el filtro antes y después del muestreo. La diferencia de peso es la cantidad de material particulado atrapado en el filtro. La concentración de plomo se determina mediante técnicas de extracción adicional y absorción atómica.

Se está desarrollando equipo más sofisticado para medir la concentración de material particulado en el ambiente porque como contaminantes criterio se está considerando a las PTS con menos de 10 micrómetros de diámetro aerodinámico (PM10) y material particulado con menos de 2,5 micrómetros de diámetro (PM2,5). El muestreador de aire de alto volumen contiene dispositivos que separan las partículas grandes de las pequeñas y se colocan en el equipo de muestreo de manera que el aire pasa por el dispositivo antes de atravesar el filtro. De esta manera se remueven las partículas que exceden el diámetro especificado.

Hay numerosos métodos automatizados para el muestreo y medición de contaminantes ambientales. El proceso de quimiluminiscencia de fase gaseosa, tratado anteriormente, se usa para medir el ozono. En una cámara, la muestra de aire se combina con etileno y la reacción química entre el ozono y el etileno crea pulsaciones de luz que son detectadas y contadas por un tubo fotomultiplicador. La concentración del ozono se determina al comparar el número de pulsaciones de la muestra con el número de pulsaciones de una muestra con concentración conocida de ozono.

La tecnología para medir los contaminantes del aire sigue evolucionando. Los últimos avances del monitoreo del aire incluyen el uso de rayos infrarrojos y ultravioletas para detectar y medir los contaminantes criterio y tóxicos. La espectroscopía infrarroja de la transformada de Fourier (EITF) puede medir directamente más de 120 contaminantes gaseosos en el aire, como el monóxido de carbono, dióxido de azufre y ozono. La EITF también puede medir contaminantes tóxicos, como el tolueno, benceno y metanol. La tecnología se basa en que cada gas tiene su propia "huella digital" o espectro de absorción. El sensor de la EITF monitorea todo el espectro infrarrojo y lee las diferentes huellas digitales de los gases presentes en el aire. Se están desarrollando aplicaciones específicas para esta tecnología.

Los últimos avances del monitoreo del aire incluyen el uso de rayos infrarrojos y ultravioletas para detectar y medir contaminantes criterio y tóxicos.

La espectroscopía infrarroja de la transformada de Fourier (EITF) puede medir directamente más de 120 contaminantes gaseosos en el aire, como el monóxido de carbono, dióxido de azufre y ozono.

Los datos del monitoreo ambiental se usan para diversos propósitos. Se emplean para monitorear el progreso en el cumplimiento de las metas nacionales de calidad del aire y para evaluar la exposición humana. Asimismo, para desarrollar y evaluar los modelos de dispersión del aire, ejecutar planes y realizar estudios científicos de la contaminación del aire.

 

Medición de emisiones de contaminantes

La medición de contaminantes de fuentes puntuales se realiza generalmente con fines específicos, por ejemplo, para evaluar el cumplimiento de las normas de emisión, medir la eficacia de las tecnologías de control y para llevar a cabo investigaciones científicas. Un término que se usa frecuentemente en relación con la muestra de una fuente estacionaria es "prueba de chimenea". Esto se debe a que muchas de las mediciones se toman en las chimeneas industriales. En realidad, las mediciones se pueden tomar en otros lugares.

Un término común usado en referencia a una muestra de fuente estacionaria es "prueba de chimenea".

Para determinar la emisión de contaminantes de una fuente se usan cuatro métodos de referencia. Estos métodos permiten conocer la ubicación apropiada de la muestra, la velocidad o tasa de flujo del gas, la composición del flujo de gas y el contenido de humedad del flujo de gas. Estos cuatro métodos se usan junto con otros métodos específicos diseñados para medir la concentración de contaminantes como el material particulado y el dióxido de azufre.

Para determinar la emisión de contaminantes de una fuente se usan cuatro métodos de referencia.

Un equipo de muestreo especificado por el método de referencia 5 de la EPA para la medición de partículas. Comúnmente referido como el "método tren 5", esta configuración de muestreo puede modificarse para medir varios contaminantes. El método tren 5 consiste en una sonda de muestreo, un filtro ubicado en una caja calentada, una serie de percutores y equipo auxiliar como una bomba, contador de gas seco y manómetros para medir los cambios de presión. La sonda recoge la muestra que pasa a través de un filtro donde queda atrapado el material particulado. Luego el gas pasa por los percutores sumergidos en hielo para remover la humedad del flujo de gas. El contador de gas mide la tasa de flujo, mientras que la bomba y manómetros se usan para mantener las condiciones isocinéticas durante el período del muestreo. La isocinética se define como la relación entre el flujo de gas de una chimenea con el flujo de gas de una sonda de muestreo. Es importante que estos flujos permanezcan iguales para recopilar una muestra representativa.

La isocinética se define como la relación entre el flujo de gas de una chimenea con el flujo de gas de una sonda de muestreo.

Las mediciones del nivel de emisión de contaminantes a la atmósfera se realizan en puntos de una chimenea (puntos de toma de muestra) que pueden estar situados a alturas de 40, 50 o hasta 80 m, a los que se accede a través de una escalera que a veces puede ser muy precaria.
  

Los equipos con los que se realizan las mediciones son pesados (de unos 40 kg de peso) y han de disponerse en una plataforma de muestreo con un espacio escaso de maniobra para trabajar.
  

La duración del muestreo es variable según el contaminante que se mida: puede durar desde 30 minutos hasta 6 u 8 horas

· Red de control de emisiones

La legislación en materia de protección del ambiente atmosférico establece que algunas instalaciones industriales con emisiones potencialmente elevadas dispongan de sistemas automáticos de medición que permitan conocer de manera continua los niveles de emisión de contaminantes de un determinado foco de la instalación. Estos sistemas de control en continuo se están implantando progresivamente en focos emisores de grandes instalaciones.  

El Departamento de Medio Ambiente ha establecido un protocolo de colaboración con algunas empresas que disponen de este sistema de control, a fin de tener acceso a las mediciones que proporcionen estos analizadores. El conjunto de estos focos se integra en la llamada

Red de Control en Continuo de las Emisiones Industriales a la Atmósfera.     

Inventarios de emisiones

Los datos recopilados de la medición de contaminantes del aire y de fuentes de emisión pueden ser útiles para los profesionales de la contaminación del aire. El desarrollo de inventarios de emisiones es un producto derivado del manejo de esos datos.

Los inventarios de emisiones son listados detallados de contaminantes emitidos por fuentes específicas en una determinada área. Son herramientas valiosas de planificación y evaluación y ayudan a definir la relación entre las fuentes contaminantes y las comunidades vecinas, contribuyen al desarrollo de estrategias alternativas para el control de la contaminación y proporcionar información concisa sobre contaminantes, fuentes y emisiones.

El desarrollo de un inventario es una tarea tediosa y detallada. Los datos que constituyen el inventario deben ser recopilados y analizados cuidadosamente. Se deben seguir lineamientos estrictos de garanta de calidad para asegurar la precisin y validez del inventario.

Introducción

 

La gestión de la calidad del aire comprende las actividades relacionadas con la protección y mejoramiento de la calidad del aire y requiere el cumplimiento de las siguientes etapas:

Preparación de los criterios de salud ambiental y el establecimiento de normas de calidad del aire y de normas para la emisión de contaminantes de fuentes específicas

Desarrollo de estrategias de control e implementación y operación de los mismos

Normas:

Se proponen las siguientes normas nacionales de calidad del aire:

Normas para los contaminantes criterio

Normas para la operación de nuevas fuentes de emisión de contaminantes

Normas para la emisión de contaminantes peligrosos del aire.

Las normas nacionales de calidad del aire especifican los niveles máximos permisibles de un contaminante en una región. Están diseñados para proteger la salud pública y el ambiente de los efectos adversos de la contaminación atmosférica.

Las normas para la operación de nuevas fuentes de emisión:

Reflejan la máxima reducción que se puede obtener en la emisión mediante la mejor tecnología disponible

Requieren consideraciones de costo y otros factores de operación para su aplicación.

Las normas nacionales para la emisión de contaminantes peligrosos del aire están diseñadas para controlar los contaminantes para los cuales no existen normas o que pueden producir enfermedades graves irreversibles o reversibles incapacitantes o pueden contribuir a incrementar la mortalidad.

Estrategias de control

Las estrategias de control son las acciones que deben realizarse a fin de disminuir la contaminación del aire y comprenden las siguientes acciones:

Operación de un sistema de monitoreo de la calidad del aire. Se refiere a un sistema continuo de vigilancia de la calidad del aire y de las emisiones. Es necesario para conocer si las fuentes cumplen con las normas y si las estrategias son adecuadas para mantener y mejorar la calidad del aire.

Estimación de los niveles existentes de emisión de las fuentes fijas y móviles, y proyección de los futuros niveles de emisión. Se basa en los inventarios de emisiones de fuentes puntuales y regionales.

Estimación de las condiciones futuras. Las estimaciones se lleva a cabo a través del cálculo de la proyección del crecimiento de la población, industria, transporte, economía y modelos de dispersión.

Determinación del grado de mejoría requerido para cumplir con las normas de calidad del aire. Se compara el nivel actual y futuro de la calidad del aire; la reducción necesaria para cumplir con las normas se estima mediante modelos.

Aplicación de medidas de control para diversos tipos de fuentes. Se basa en la tecnología de control disponible y la adopción de sistemas de registro, licencias, verificación e inspección, entre otros.

Desarrollo de planes de contingencia para episodios de contaminación. Las condiciones meteorológicas adversas pueden provocar situaciones que requieren programas de urgencia.

Negociación con las partes interesadas para la ejecución de acciones en situaciones de urgencia. Se aplica a todas las fuentes para las cuales existen normas de control de emisiones.

Desarrollo de planes a largo plazo para mantener la calidad del aire después de haber cumplido las normas de calidad del aire. Se considera el crecimiento demográfico e industrial, el cálculo de emisiones esperadas, el desarrollo de procedimientos para instalar emisiones autorizadas que satisfagan las demandas futuras y para continuar el cumplimiento de las normas de calidad del aire.

Ejecución de programas para evitar el deterioro significativo de la calidad del aire. Se refiere principalmente a regiones en donde el aire es más limpio de lo establecido en las normas nacionales y a regiones prioritarias en donde la población y el desarrollo industrial son inexistentes o mínimos.

Aplicación de medidas legales y de coerción para los infractores de las normas de emisión.

 

Enfoques tradicionales en la gestión de la calidad del aire

 

Licencias

El sistema de licencias es el método más común de monitoreo del cumplimiento de leyes y reglamentos sobre la contaminación del aire. La finalidad del sistema de licencias es recoger información sobre fuentes contaminantes, determinar el éxito de los programas de control y evaluar las futuras estrategias de manejo. A través de la información contenida en las licencias, los organismos de control conocen la ubicación de las fuentes de contaminación del aire, los tipos de fuentes y los tipos y cantidad de emisiones.

El sistema de licencias es el método más común de monitoreo del cumplimiento de leyes y reglamentos sobre la contaminación del aire.

 

En esta modalidad, las fuentes de contaminación del aire deben obtener licencias para construir y operar la fuente.

Para facilitar el cumplimiento de las normas de contaminación del aire, los requisitos de una industria se pueden reunir en una licencia integral que especifique todas las emisiones contaminantes que genera esa fuente. Las licencias incluyen las limitaciones para la emisión de contaminantes, calendarios de cumplimiento, requisitos del monitoreo y disposiciones afines. Monitoreo de cumplimiento

El monitoreo de cumplimiento es un sistema usado por los organismos reguladores para determinar si se está cumpliendo con las leyes y reglamentos ambientales. Los dos tipos más frecuentes de monitoreo del cumplimiento son el automonitoreo usado por los establecimientos reglamentados y las inspecciones para verificar el cumplimiento.

El monitoreo de cumplimiento incluye el automonitoreo y las inspecciones.

 

La mayoría de reglamentos de contaminación del aire requiere que los establecimientos regulados lleven a cabo su propio monitoreo para verificar el cumplimiento de las normas. Un reglamento típico incluye requisitos detallados del monitoreo, reporte y registro. Por ejemplo, un establecimiento está obligado a monitorear el desempeño de un dispositivo de control a intervalos específicos mediante métodos proporcionados en el reglamento.

Los resultados del monitoreo tienen que reportarse al organismo regulador responsable en los intervalos especificados en el reglamento. El lapso que un establecimiento debe mantener los registros deberá estar señalado en el reglamento. Una licencia de contaminación del aire incluye todos los requisitos del monitoreo, reporte y registro con los que debe cumplir el establecimiento.

Un reglamento típico incluye requisitos detallados del monitoreo, reporte y registro.

Las inspecciones para verificar el cumplimiento son otro método para determinar el cumplimiento. Sus objetivos básicos son:

Evaluar el estado de cumplimiento de un establecimiento.

Recoger pruebas de cualquier infracción específica a una ley o reglamento.

Crear una presencia visible del organismo regulador ante el establecimiento reglamentado.

Esta "amenaza" de inspección, junto con inspecciones reales, pueden contribuir a impedir infracciones del reglamento por parte de la industria.

Las inspecciones pueden ser visitas regulares a la planta, visitas motivadas por una razón específica o seguimientos a inspecciones anteriores. En condiciones ideales, cada establecimiento reglamentado se inspeccionaría en forma sistemática. Sin embargo, ningún organismo de control tiene los recursos humanos para realizar inspecciones regulares de todos los establecimientos bajo su jurisdicción. Por este motivo, los organismos reguladores establecen prioridades para sus inspecciones. El establecimiento de prioridades está regido por la probabilidad de que una infracción cause un riesgo a la salud humana y el ambiente; la posibilidad de que una industria no cumpla con el reglamento; y el potencial de que la inspección contribuya a disuadir las infracciones. Basado en estos criterios, el organismo regulador puede clasificar todos los establecimientos industriales en clases prioritarias. Los establecimientos de las clases prioritarias superiores se inspeccionan más que los de las clases prioritarias inferiores.

El establecimiento de prioridades está regido por la probabilidad de que una infracción cause un riesgo a la salud humana y el ambiente; la posibilidad de que una industria no cumpla con el reglamento; y el potencial de que la inspección contribuya a disuadir las infracciones.

 

 

Penalización

La penalización consiste en tomar acciones frente a las infracciones de la ley o reglamentos ambientales cometidas por una persona o industria. Las acciones dependen principalmente de la seriedad y circunstancias de la violación. Al escoger la acción penal más apropiada, los organismos generalmente tratan de alcanzar varias metas. Estas metas incluyen:

Corregir la infracción lo más rápido posible.

Impedir infracciones futuras.

Ser justos con la comunidad reglamentada al aplicar penalizaciones similares a infracciones similares.

Sancionar las infracciones graves mediante penalidades criminales.

Usar de manera efectiva los recursos para hacer cumplir las leyes y así alcanzar las metas ambientales y de salud con la menor cantidad de gasto en términos de tiempo y dinero.

El organismo regulador puede emitir multas por cualquier infracción durante una inspección de rutina. Los ciudadanos privados también pueden entablar una demanda contra los contaminadores en juicios de ciudadanos. Esta conducta tiene el potencial de aumentar el número de juicios de ciudadanos relacionados con la contaminación del aire

Los organismos reguladores disponen de diversos mecanismos de penalización que van desde respuestas informales, como cartas de advertencia, hasta respuestas formales como órdenes legales y acciones civiles o criminales.

 

Enfoques innovadores en la gestión de la calidad del aire

Prevención de la contaminación

La meta principal es prevenir o reducir la contaminación en la fuente. Si no puede reducirse o prevenirse, debe reciclarse de manera ambientalmente segura. Si no existen mecanismos factibles de prevención o reciclaje, las emisiones de contaminantes deben ser tratadas. La disposición de contaminantes debe ser el último recurso.

Un ejemplo del nuevo énfasis en la prevención de la contaminación son los programas para promover el uso eficiente de energía para el alumbrado. De este modo, se reduce el uso de electricidad y la contaminación del aire debido a su generación. En el primer año de ejecución de este programa en los Estados Unidos, se informó que se logró evitar la emisión de 25 millones de kilos de dióxido de carbono, 200,000 kilos de dióxido de azufre y 90,000 kilos de dióxido de nitrógeno.

Incentivos basados en el mercado

El uso de incentivos basados en el mercado incluye varias formas de negociar las emisiones. Por ejemplo, las industrias reciben "licencias de emisión" que requieren disminuir las emisiones u obtener nuevas licencias de otras fuentes. El sistema de negociación de emisiones brinda alternativas a las empresas para reducir las emisiones de manera más eficiente. Por ejemplo, una empresa que ya ha reducido sus emisiones por debajo del nivel proyectado puede vender su licencia de contaminación a otras dos empresas. De esta manera, las dos empresas que adquieren las licencias tienen tiempo adicional para cumplir con los objetivos de reducción de emisiones establecidos por la ley.

Se han considerado otros programas basados en el mercado. Uno de ellos permite que la industria gane créditos de contaminación al adquirir vehículos contaminantes más antiguos -el llamado programa "dinero en efectivo por chatarra". Otro programa otorga créditos de contaminación a las empresas que adquieren modelos que usan combustible limpio.

Negociación de los reglamentos

Como se mencionó anteriormente, el desarrollo de un reglamento requiere mucho tiempo e inversión. Un método para reducir el tiempo e inversión es la negociación de los reglamentos. Bajo este enfoque, los representantes de diversos grupos se reúnen con la finalidad de tratar las opciones reglamentarias para una determinada fuente de contaminación del aire. A través del proceso de negociación, se desarrolla un reglamento aceptable para todas las partes afectadas por la ley.

A través del proceso de negociación se desarrolla un reglamento aceptable para todas las partes afectadas por la ley.

 

 

 

 

 

 

 

 




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  Comentarios publicados (36)
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Adriàn
(06/04/2005)
por favor si deseas que sigamos viviendo en este mundo nolo contamines porque es tù hogar.
FRANCO
(15/06/2005)
tenemos tanta naturaleza hermosa,¡cuidemosla! porque es nuestro, por favor no contaminemos lo que todos los dias respiramos
Flor
(28/08/2005)
Seria tan bueno que hicieramas conciencia de que si seguimos contaminando nuestro mundo ya no seria vivir, si no sobrevivir con nada ningun tipo
pedro
(04/09/2005)
si seguimos asi destruiremos el planeta
pedro yescas
(04/09/2005)
las consecuencias de contaminacion ya se estan presentando
ENI YOSI CASTAÑON AGUERO
(11/09/2005)
guillermo maldonado
(03/10/2005)
por favor no contaminen el aire por que
no podemos vivir.
LUZ DEL CARMEN L.J.
(16/10/2005)
DESTRUYENDO NUESTRO MEDIO AMBIENTE ES SINÓNIMO DE MUERTE Y UNA MUERTE QUE PODEMOS FRENAR... ES HORA DE CREAR CONCIENCIA AMBIENTAL!!!
eyla
(18/10/2005)
la mejor manera de vivir mejor es cuidando lo que es nuestro tratemos de CUIDAR
Noelia Lira
(18/10/2005)
hola!!! me vendo por 2$ ¿quien me quiere comprar? chauuu soy una tttrrrroooooollla cuidemos el ambiente ,por que si el hambiente esta contaminado yo no podria trabrajar en palermo!!! chau.. llamen 1548368020
paula
(20/10/2005)
hola necesito ayuda para desarrollar una tarea sobre la contaminacion del aire
JACOB
(24/10/2005)
NO MAMEM Y CUIDEN EL HABIENTE EN EL QUE VIVES O QUE LE VAS A DEJAR A TUS HIJOS NO ME DIGAS QUE NADA....
marianela
(25/10/2005)
que te
(27/10/2005)
loko yo kiero un puto video y no lo consigo!!!!!!
loreli
(01/11/2005)
pofabor no contaminen el aire porque todo el que fuma es una basura em la tierra y dejen de joder la vida alos de mas
rocio
(14/11/2005)
roberto reyes martinez
(23/11/2005)
recuerden que si no cuidamos nosotros el medio ambiemte se nos puede acabar mas rapido de lo que imaginamos
adriana
(26/11/2005)
bueno yo pienso que es muy importante cuidar el ambiente y tambien es muy importante q me ayuden para hacer este trabajo
mirta lopez
(26/11/2005)
Aaron
(08/12/2005)
alguien me podria ayudar a esplicar como afecta la contaminasion del aire al suelo y al agua
Claudia Quintana
(17/01/2006)
hay un ciclo, que te aconcejo lo busques, resulta que al evaporarse el agua da al aire, y al contaminarse el suelo este da a las aguas subterraneas y esta a los rios, lagos y mares, los seres vivos consumen estas aguas y enferman, mueren contaminan la tierra, y esta a su vez el mar, y el mar y rios al evaporarse caen de vuelta a la tierra osea, son muchos los ciclos que se llevan a cabo entre aire suelo y agua, incluyendo a seres vivos e incluyendo el efecto de evaporacion, lluvia y filtracion a la tierra, piensale mas y veras que se te ocurriran muchas ideas para explicar este suceso!!! Recuerda todo se maneja por ciclos, Cuiden el ambiente pues, pero aganlo!!!
sebastin carrozo
(19/04/2006)
hola putos de mierda
Sebastian Hernandez Dominguez
(29/04/2006)
LAURIS QUINTANILLA
(23/05/2006)
YOCREO QUE DEBEMOS CUIDAR EL AIRE Y NO UTILIZAR TANTAS COSAS QUE PUEDAN CONTAMINAR
Yohan Galicia
(02/07/2006)
Hola si devemos cuidar el aire debemos tener concienia individual. para protejer la el aire yo como Sup.H2S lo reomiendo
jocelyn
(10/10/2006)
devemos cuidar mas el madio ambiente es si
jocelyn
(10/10/2006)
devemos cuidar mas el madio ambiente es si
tonatiuh
(12/10/2006)
si no nos consientizamos sobre la problematica mundial de la contaminacion, extinguiremos todos los recursos naturales que tenemos.
Eduardo Fernandez
(07/11/2006)
UNICAMENTE LAS AUTORIDADES DE GOBIERNO SON LAS RESPONSABLES DE LA SALUD DE UN PAIS.LES PIDO QUE PIENSEN EN LA VIDA DE LA GENTE,Y NO SOLAMENTE EN SU CORTO Y PRODUCTIVO TIEMPO EN EL GOBIERNO.UBIQUEN EQUIPOS DE CONTROL DE CALIDAD DE AIRE EN LAS ZONAS ESTRATEGICAS PARA DETERMINAR CUALES EMPRESAS CONTAMINAN NUESTRO AIRE......
carlos rodriguez
(03/05/2007)
malisimo este trabajo o infermo me dan verguenza. Creo q no ahi q dejar que alla tanata irreesponsabilidad en mosrar cosas tan malas en imternet que las puede ver cualquier persona.
lucho
(03/05/2007)
Spo gato
Segurito
(18/07/2007)
Actualmente se está desarrollando la conciencia de la población en el medio ambiente, faltaría mayor seguimiento en las PYMES, dandoles el asesoramiento adecuado, tiempo y recursos para producir cuidando el medio ambiente
Diviina
(07/10/2007)
La verdad hay que saber que nos estamos autodestruyendo.. cuidemos el medio ambiente que es lo unico bueno en este mundo..jeje..posta cuidemos la naturalezaaaaa!!!Para esto Dios nos dió razocinio..pienselo..bai bai
virginia
(29/10/2007)
hola pedo
megan sarita
(07/08/2009)
en ingles por favor de la contaminaion del aire
news
(11/05/2012)
se informó que se logró evitar la emisión de 25 millones de kilos de dióxido de carbono, 200,000 kilos de dióxido de azufre y 90,000 kilos de dióxido de nitrógeno.

Incentivos basados en el mercado

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