RECURSO AIRERECURSO AIRE

SESIÓN 9SESIÓN 9EVALUACIÓN DE LOS EVALUACIÓN DE LOS

CONTAMINANTES: OZONO, COV.CONTAMINANTES: OZONO, COV.

OZONOOZONO

OZONO (OOZONO (O33))OZONO (OOZONO (O33))

• El ozono (O3) es un gas que se forma y reacciona por la acción de la luz solar.

• Está presente en dos capas de la atmósfera; en la parte más alta de ésta, forma una capa que protege la tierra de los rayos ultravioletas.

• Sin embargo, al nivel del suelo, el ozono se considera un serio contaminante del aire.

OZONO (OOZONO (O33))

OZONO (OOZONO (O33))

► Son liberados en la atmósfera terrestre por Son liberados en la atmósfera terrestre por fuentes naturales y artificiales.fuentes naturales y artificiales. La naturaleza produce anualmente entre 20 y La naturaleza produce anualmente entre 20 y

90 millones de toneladas de óxido de nitrógeno 90 millones de toneladas de óxido de nitrógeno en la Tierra. Las fuentes naturales: volcanes, en la Tierra. Las fuentes naturales: volcanes, océanos, desechos biológicos y rayos. océanos, desechos biológicos y rayos.

Las actividades humanas suman otros 24 Las actividades humanas suman otros 24 millones de toneladas de óxidos de nitrógeno a millones de toneladas de óxidos de nitrógeno a nuestra atmósfera anualmente.nuestra atmósfera anualmente.

El dióxido de nitrógeno se produce por: tráfico El dióxido de nitrógeno se produce por: tráfico rodado y de otros procesos de quema de rodado y de otros procesos de quema de combustibles fósiles.combustibles fósiles.

OZONO (OOZONO (O33))► La fotodisociación del dióxido de nitrógeno La fotodisociación del dióxido de nitrógeno

por la luz solar produce óxido nítrico y por la luz solar produce óxido nítrico y ozono en la troposfera , el cual es otro ozono en la troposfera , el cual es otro componente del smog. componente del smog.

λ:=424 nm

OZONO (OOZONO (O33))► Los hidrocarburos y la modificación del ciclo

natural de NOX. • Radicales OH: transformación a compuestos

carboxílicos RCHO y transformación de NO a NO2,

con la participación de OH. • La unión carboxílica es clave porque es atacada

por el radical OH.

► Los hidrocarburos y la modificación del ciclo natural de NOX.

Section 7 – Chemical Aspects of Air Pollution WMO-GURME-Lima training

8

Radiación solar y químicaRadiación solar y química►La reacción que produce el ozono en la La reacción que produce el ozono en la

atmosfera:atmosfera:

O + OO + O22 + M + M O O33 + M + M

►La diferencia entre la generación de ozono La diferencia entre la generación de ozono estratrósferico con el troposférico está en estratrósferico con el troposférico está en la fuente del radical oxi Ola fuente del radical oxi O

►Para una radiación con longitud d onda Para una radiación con longitud d onda menor a 242 nm:menor a 242 nm:

OO22 + + hvhv O + O O + O

►Otras sustancias formadas a partir de Otras sustancias formadas a partir de NO y NONO y NO22 son: el ácido nítrico, los son: el ácido nítrico, los nitratos, Nitrato de Peróxiacetilo nitratos, Nitrato de Peróxiacetilo (PAN). (PAN).

Óxidos de nitrógenoÓxidos de nitrógeno

10

Radiación solar y químicaRadiación solar y química

► La produccion de OLa produccion de O33 en la troposfera está vinculado con NO en la troposfera está vinculado con NOxx (NO + (NO +

NONO22))

► Para una longuitud de onda menor a 424 nm:Para una longuitud de onda menor a 424 nm:

NONO22 + + hvhv NO + O NO + O

► El NO reaccionará con OEl NO reaccionará con O33

NO + ONO + O33 NO NO22

• El ciclo no genera ozono neto

Section 7 – Chemical Aspects of Air Pollution WMO-GURME-Lima training

►La producción de ozono se realiza por un La producción de ozono se realiza por un mecanismo de producción de NOmecanismo de producción de NO22 sin sin consumir Oconsumir O33

►La presencia de peroxyradicales, La presencia de peroxyradicales, procedentes de la oxidacion de procedentes de la oxidacion de hydrocarburos, alteran el ciclo Ohydrocarburos, alteran el ciclo O33-NO-NO-NO-NO22

NO + HONO + HO22· · NO NO22 + OH· + OH·

NO + RONO + RO22· · NO NO22 + RO· + RO·

Conlleva la producción de ozonoConlleva la producción de ozono

netoneto

Section 7 – Chemical Aspects of Air Pollution WMO-GURME-Lima training

11

La sobreproducción de NOLa sobreproducción de NO22

CO + OH· CO + OH· CO CO22 + H· + H·

H· + OH· + O22 + M + M HO HO22· + M· + M

NO + HONO + HO22· · NO NO22 + OH· + OH·

NONO22 + + hvhv NO + O NO + O

O + OO + O22 + M + M O O33

CO + 2 OCO + 2 O22 + + hvhv CO CO22 + O + O33

Section 7 – Chemical Aspects of Air Pollution WMO-GURME-Lima training

12

Oxidacion del CO - produccion de ozonoOxidacion del CO - produccion de ozono

Section 7 – Chemical Aspects of Air Pollution WMO-GURME-Lima training

13

Fotólisis del Ozono Fotólisis del Ozono Troposférico Troposférico

La fotólisis se realiza en una ventana entre (300-320 nm), NOLa fotólisis se realiza en una ventana entre (300-320 nm), NO22 por debajo de 428 por debajo de 428

nmnm

30o equinoxmidday

Solar spectrum

OZONO (OOZONO (O33))OZONO (OOZONO (O33))

Óxidos de nitrógenoÓxidos de nitrógeno

► El PAN se forma por la combinación, en El PAN se forma por la combinación, en presencia de luz solar, de dióxido de presencia de luz solar, de dióxido de nitrógeno (NOnitrógeno (NO22) y orgánicos volátiles (COV). ) y orgánicos volátiles (COV).

► El PAN (peroxiacetilnitrato) es un producto El PAN (peroxiacetilnitrato) es un producto químico tóxico que corresponde a un químico tóxico que corresponde a un importante componente del smog. El PAN se importante componente del smog. El PAN se encuentra en estado gaseoso a temperatura encuentra en estado gaseoso a temperatura y presión normal. Su fórmula química es y presión normal. Su fórmula química es CC22HH33OO55N. N.

► ..

C + O2 CO2

C + 1/2O2 CO

N2 + O2 NOX

S + O2 SOX

Compuestos orgánicos volátiles

(COV’s)

11 por ciento

Compuestos orgánicos volátiles

(COV’s)

21 por ciento

64 por ciento4 por ciento

Partículas

NONOxx: Emisiones de fuentes móviles.: Emisiones de fuentes móviles.

Smog fotoquimico.Smog fotoquimico.

..

► ..

►Formacion del Smog FotoquímicoFormacion del Smog Fotoquímico

Solarradiation

Ultraviolet radiation

NONitric oxide

H2OWater

NO2

Nitrogendioxide

Hydrocarbons

O2

Molecularoxygen

HNO3

Nitric acid

PANsPeroxyacyl

nitrates

Aldehydes(e.g., formaldehyde)

O3

Ozone

OAtomicoxygen

..

► ..

►Formacion del Smog FotoquímicoFormacion del Smog Fotoquímico

..

► ..

Impactos a la SaludImpactos a la Salud

► Vías respiratorias: debido a sus Vías respiratorias: debido a sus propiedades altamente oxidantes provoca propiedades altamente oxidantes provoca la irritación de las mucosas y los tejidos la irritación de las mucosas y los tejidos pulmonares. pulmonares.

► Los principales efectos observados son: Los principales efectos observados son: irritación de los ojos, tos, dolor de cabeza, irritación de los ojos, tos, dolor de cabeza, dolores en el pecho, etc. Pudiendo llegar, dolores en el pecho, etc. Pudiendo llegar, cuando las concentraciones son muy cuando las concentraciones son muy elevadas, a provocar inflamaciones elevadas, a provocar inflamaciones pulmonares afectando gravemente a la pulmonares afectando gravemente a la función respiratoria. función respiratoria. . .

► Las personas con más riesgo: con enfermedad Las personas con más riesgo: con enfermedad

pulmonar, entre las que se encuentran los pulmonar, entre las que se encuentran los

asmáticos (reacciones alérgicas). asmáticos (reacciones alérgicas).

► En general, afecta principalmente a aquellas En general, afecta principalmente a aquellas

personas que realizan ejercicio físico al aire personas que realizan ejercicio físico al aire

libre. libre.

► Las horas en que la concentración de ozono en Las horas en que la concentración de ozono en

el aire es más alta son aquellas que van desde el aire es más alta son aquellas que van desde

el medio día hasta el anochecer.el medio día hasta el anochecer.

Impactos a la SaludImpactos a la Salud

► Estudios indican que el bióxido de nitrógeno Estudios indican que el bióxido de nitrógeno

incrementa la susceptibilidad a infecciones incrementa la susceptibilidad a infecciones

bacterianas pulmonares. bacterianas pulmonares.

► Los actuales valores indicativos de la OMS acerca Los actuales valores indicativos de la OMS acerca

del NOdel NO22 se refieren tanto a las exposiciones de se refieren tanto a las exposiciones de

corta duración a emisiones punta como a las corta duración a emisiones punta como a las

exposiciones a largo plazo a lo largo del año. exposiciones a largo plazo a lo largo del año.

► Sin embargo, se han observado efectos Sin embargo, se han observado efectos

perjudiciales dentro de un abanico de perjudiciales dentro de un abanico de

exposiciones que comprende el actual valor exposiciones que comprende el actual valor

indicativo de la OMS para un año. indicativo de la OMS para un año.

Impactos a la SaludImpactos a la Salud

► Los estudios experimentales realizados con

animales y con personas indican que el NO2,

en concentraciones de corta duración superiores a 200 μg/m3, es un gas tóxico con efectos importantes en la salud.

► Los estudios toxicológicos con animales también parecen indicar que la exposición

prolongada al NO2 en concentraciones por

encima de las ahora presentes en el medio ambiente tiene efectos adversos.

Impactos a la SaludImpactos a la Salud

25 Section 6 – Health Effects

Ozone (OOzone (O33))

► Altamente reactivo, pero de baja Altamente reactivo, pero de baja solubilidad, solubilidad,

►Con capacidad de penetrar Con capacidad de penetrar profundamente en el pulmón.profundamente en el pulmón.

►La toxicidad aguda está relacionadad La toxicidad aguda está relacionadad con la dosis = Concentración x con la dosis = Concentración x velocidad de Ventilación x Tiempo – velocidad de Ventilación x Tiempo – riesgo incrementado por el esfuerso en riesgo incrementado por el esfuerso en ambientes exterioresambientes exteriores

26 Section 6 – Health Effects

Ozone Irritates AirwaysOzone Irritates Airways

►Symptoms:Symptoms: CoughCough Sore or scratchy throatSore or scratchy throat Pain with deep breath, or chest painPain with deep breath, or chest pain FatigueFatigue

►Rapid onset, but effect is greater Rapid onset, but effect is greater 24 hours after exposure24 hours after exposure

►Similar symptoms for people with Similar symptoms for people with or without asthmaor without asthma

Impactos a la SaludImpactos a la Salud

Impactos a la SaludImpactos a la Salud

Impactos a la SaludImpactos a la Salud

Impactos a la SaludImpactos a la Salud

Tomado de Curso de la OMM-GURME en Lima Perú.

Section 6 – Health Effects

Riesgo de Salud PúblicaRiesgo de Salud Pública► Admisiones hospitalarias por IRAs respecto a valores Admisiones hospitalarias por IRAs respecto a valores

máximos diarios de Ozono, con rezago de un día.máximos diarios de Ozono, con rezago de un día.

114

112

110

108

106

104

102

114

112

110

108

106

104

102

Ozone concentration (ppm)Ozone concentration (ppm)Resp

irato

ry A

dm

issi

on

sR

esp

irato

ry A

dm

issi

on

s

.01 .02 .03 .04 .05 .06 .07 .08 .09 .1.01 .02 .03 .04 .05 .06 .07 .08 .09 .1

(Burnett et al, 1994)(Burnett et al, 1994)

OzonoOzono

Fuente: IDEAM

FIGURA. Concentración de metano, NO, NO2, O3 y Hidrocarburos diferentes al metano ).

OzonoOzono

Fuente: IDEAM

FIGURA. Concentración O3 promedio anual

Óxidos de nitrógenoÓxidos de nitrógeno

Fuente. IDEAM

FIGURA. Concentración de metano, NO, NO2, O3 y Hidrocarburos diferentes al metano ).

Contaminación por NOContaminación por NOXX, O, O3 3 y PM10y PM10Contaminación por NOContaminación por NOXX, O, O3 3 y PM10y PM10

Concentración de ozono calculada entre Concentración de ozono calculada entre 1 pm y las 4 pm del mes de julio 1 pm y las 4 pm del mes de julio

Concentración de ozono calculada entre Concentración de ozono calculada entre 1 pm y las 4 pm del mes de julio 1 pm y las 4 pm del mes de julio

OO33 Y OTROS Y OTROS

OO33 Y OTROS Y OTROS

OO33 Y OTROS Y OTROS

Photo courtesy NARA, photographer Gene Daniels/U.S. EPAOzone-damaged plant (left) and normal plant (right)

COMPUESTOS COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILESORGÁNICOS VOLÁTILES

HIDROCARBUROS

En el aire tienen relativamente una baja reactividad. Sin embargo, en presencia de luz y óxidos de nitrógeno reaccionan para formar oxidantes fotoquímicos, predominantemente ozono. Los dos grupos de hidrocarburos de mayor importancia en relación a la contaminación atmosférica son los hidrocarburos aromáticos y los hidrocarburos oxigenados.

HIDROCARBUROS AROMÁTICOS

►El benceno es un compuesto clasificado por la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer como carcinógeno del Grupo 1.

►Expuestos tienen una mayor probabilidad de desarrollar leucemia aguda, efectos hematológicos, inmunológicos y sobre el sistema nervioso central.

HIDROCARBUROS POLICÍCLICOS AROMÁTICOS (HPAS)

► Es producto de la combustión de compuestos orgánicos. Tanto las fuentes fijas como las fuentes móviles emiten HPAs (calefacción residencial, la generación de energía eléctrica, los procesos industriales y la incineración).

► En las actividades humanas como: las estufas a carbón y madera y las chimeneas a madera.

► Para la industria: la producción de coque y el craqueo catalítico del petróleo.

► En actividades agrícolas: incendios forestales, combustión al cielo abierto de llantas y basura.

► Para fuentes móviles: automóviles a gasolina y diesel, a los vehículos con motores a dos tiempos como motocicletas y podadoras, el desgaste De llantas, los aviones y los barcos.

► Entre los HPAs existen algunos que son carcinógenos y otros que son mutágenos.

► Los factores de toxicidad de los HPAs incluyen la capacidad de adsorción del compuesto, el número de átomos de carbono de la molécula (la potencia carcinógena es baja para aquellas moléculas que contienen menos de cuatro anillos de benceno), la presencia de grupos epoxi (los epóxidos producen cáncer) y de grupos metilo.

► El fluoranteno, pireno, benzoantraceno, benzofluoranteno y benzopireno son algunos ejemplos de hidrocarburos policíclicos aromáticos.

HIDROCARBUROS OXIGENADOS

►Comprenden alcoholes, aldehídos, cetonas, éteres, ésteres y ácidos orgánicos. Las industrias química, del plástico y de pintura son fuentes emisoras de hidrocarburos oxigenados en forma de vapor.►El más estudiado es el formaldehído.

►Se produce en combustión para producir electricidad, calefacción e incineradores, y el uso de gasolina oxigenada, y quemas agrícolas►Este ocasiona:►ocasiona irritación ocular y nasal, irritación de las membranas mucosas, tos, náusea y alteraciones en la respiración. Y asociado al cáncer nasal y nasofaríngeo.►el umbral para daño tisular es 1.0 µg/m3

Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos volátilesvolátiles

Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos volátilesvolátiles• Los compuestos orgánicos son sustancias químicas

que contienen carbono y se encuentran en todos los elementos vivos. Los compuestos orgánicos volátiles, a veces llamados VOC (por sus siglas en inglés), se convierten fácilmente en vapores o gases.

• Junto con el carbono, contienen elementos como hidrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo, azufre o nitrógeno. Los COV son liberados por la quema de combustibles, como gasolina, madera, carbón o gas natural. También son liberados por disolventes, pinturas, pegantes y otros productos empleados y almacenados en la casa y el lugar de trabajo.

• Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono y se encuentran en todos los elementos vivos. Los compuestos orgánicos volátiles, a veces llamados VOC (por sus siglas en inglés), se convierten fácilmente en vapores o gases.

• Junto con el carbono, contienen elementos como hidrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo, azufre o nitrógeno. Los COV son liberados por la quema de combustibles, como gasolina, madera, carbón o gas natural. También son liberados por disolventes, pinturas, pegantes y otros productos empleados y almacenados en la casa y el lugar de trabajo.

Algunos son poderosos absorbedores del infrarrojo contribuyendo al efecto invernadero.

Algunos son tóxicos y cancerigenos.

 Aunque no son identicos el termino “Hidrocarburos” también los identifiica.  Son responsables de la formación de oxidantes fotoquímicos.

VOC (Hidrocarburos) + NOx + Luz solar = ozono2/5

Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos volátilesvolátiles

Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos volátilesvolátiles

Combustión incompleta en calderas y hornos.

Recubrimiento con adhesivos.Procesos de recubrimiento de

vehículos.Limpieza en seco.Fabricación de productos

farmacéuticos.Imprentas.

INDUSTRIAL

Fenoles Fibras de vidrio Fibras minerales Formaldehídos Halones, xileno y tolueno

AUTOMOTORES

HOGAR

Compuestos expulsados por el tubo de escape.Gasolina no quemadaGasolina con plomo

(Continuación)

Reducción del consumo en todos los usos y aplicaciones.

Reducción de evaporaciones en los usos, aplicaciones y emisiones fugitivas.

Sustitución por otros productos (solventes solubles en agua)

Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos volátilesvolátiles

Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos volátilesvolátiles

• Algunos ejemplos de compuestos orgánicos volátiles son:

• Naturales: isopreno, pineno y limoneno

• Artificiales: benceno, tolueno, nitrobenceno

• Algunos ejemplos de compuestos orgánicos volátiles son:

• Naturales: isopreno, pineno y limoneno

• Artificiales: benceno, tolueno, nitrobenceno

COV: efectos a la salud humanaCOV: efectos a la salud humana

Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos volátilesvolátiles

Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos volátilesvolátiles

METABOLISMO PAH

►Epoxidos►Quinonas

Toxicidad Comparada PAH

PAHS y el Cancer

►Limpiadores de chimeneas►iniciadores

Formación via aducción Epoxidos y quinonas

►Activa otros carcinogenicos via inducción P450

►Se comportan como promotores

Toxicity

►Efectos reproductivos Exterilidad reproductiva (ratones) Nacimientos con poco peso y

deformaciones (ratones)

►Immuno supresión (animales)►Toxicidad Vascular

initiación (mutación) Promoción (proteina kinasa C)

Detección

►Metabolitos urinarios 1-hidroxipireno

►Conducción (en sangre, orina y excrementos) DNA Hemoglobina proteinas del suero

►Autopsia: concentrationes en grasas