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Apuntes para el tema: La Atmósfera

Selección y resumen: Ing. Silvia Graciela Sáez Año: 2015

LA ATMÓSFERA

1 . C A R A C T E R I Z A C I Ó N

1 . 1 D e f i n i c i o n e s

La atmósfera, del griego “atmos” (vapor) y “sphaira” ( globo) es una envoltura

gaseosa de unos 2.000 km de espesor que rodea a nuestro planeta. Es uno

de los factores fundamentales que han hecho posible la vida en la Tierra ya que

actúa como medio, vehículo y protección para las manifestaciones de la vida.

En ella se distinguen distintas capas, de acuerdo a su composición,

densidad y funciones que cumplen. Ellas son: troposfera, estratosfera,

mesosfera, termosfera o ionosfera y exosfera, en la que se encuentra la

magnetosfera. Los límites entre unas regiones y otras reciben el nombre de

pausas, son zonas importantes debido a que la mezcla de la atmósfera a

través de las mismas es relativamente lenta.

Desde el punto de vista de la vida, la capa fundamental es la tropósfera, que

se extiende entre la superf icie terrestre . unos 16 km en el ecuador y unos 5

km en los polos. Es la que tiene densidad más elevada, se calcula que tiene el 75 % de

la masa total de la atmósfera y prácticamente todo el vapor de agua y todos los

aerosoles.

Esta cont iene al a ire que respiramos, y es en el la donde se manif iestan

los fenómenos meteorológicos que determinan el clima, responsables a su

vez de buena parte del mantenimiento del equilibrio vital.



1 .2 . Compo s i c ió n de la a tmó s f e ra

La atmósfera terrestre es una mezcla gaseosa, cuya composición es bastante

constante desde el nivel del suelo hasta una altura de 100 Km

aproximadamente donde aparecen variaciones debidas a las radiaciones solar

y cósmica y al campo gravitacional de la propia tierra. Hay componentes

claramente mayoritarios como el oxígeno y el nitrógeno.

La mezcla denominada aire, contiene la molécula de miles de diferentes

materiales que dependen del lugar y del tiempo.

Entre las diversas actividades del hombre que contaminan el aire se encuentra

la producción de energía, que en algunos casos son fuente de materiales

descargadas en el aire, la fabricación de productos como plásticos, pesticidas,

fertilizantes, solventes, refrigerantes, etc. La pregunta que surge es:¿los

compuestos originados son de un nivel aceptable en su efecto sobre la salud

humana, el medioambiente y de manera global el clima?



Tabla 1 Composición química del aire en las proximidades del suelo

Fuente: “Contaminación Ambiental, una visión desde la química” Orozco Barrenetxea y Otros. Cap. 8

Algunos de los elementos que forman el aire se consideran constantes.

Los restantes, que se denominan accidentales, son los gases contaminantes,

que varían según el lugar y el tiempo. En la tabla 1 se muestra la composición típica

del aire.

El aire contiene además material particulado, sólido o líquido, dispersad o

en la atmósfera en forma de aerosoles, de distinta composición y procedencia.

Si bien el agua pura , sea en es tado gaseoso , l íqu ido o só l ido , no se

cons ide ra un contaminante, sí participa activamente en muchos procesos

fisicoquímicos de la contaminación.

El contenido de gases se suele expresar en % en volumen o, para

concentraciones muy bajas, en partes por millón (ppm), partes por billón (ppb). En

cuanto a las concentraciones de partículas o líquidos, suele hacerse en

microgramos por metro cúbico (µg/m3)



2 . R A D I A C I O N E S E N L A A T M Ó S F E R A

La radiación solar que llega a la tierra depende de varios factores, tales

como la distancia al sol, los movimientos de la tierra de traslación y

rotación, y la dirección en que incide la radiación.

Debido a que la temperatura de emisión solar es del orden de 5,785 °K,

casi todo el espectro electromagnético solar, de importancia para el

calentamiento terrestre, se encuentra en la región de onda corta

(ultravioleta y visible); mientras que la tierra, al encontrarse a una

temperatura efectiva del orden de 255 °K, tendrá un espectro de emisión

en la región de onda larga (infrarrojo).

Si la t ierra no tuviese atmósfera, la temperatura promedio que se

alcanzaría, en un equilibrio entre la radiación solar incidente y la radiación

terrestre emitida, sería del orden de 255°K ( - 18°C); sin embargo, gracias

a la atmósfera y en particular a los gases de invernadero, la radiación

emitida por la superf icie terrestre logra ser retenida, retroalimentando a la

misma atmósfera y a la superficie terrestre, para así tener una temperatura

promedio global del orden de 288°K (+ 15°C).

Tomado de: Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC)



3 . P R O C E S O S F O T O Q U Í M I C O S

Aunque la vida transcurre en la troposfera, en las zonas altas de la atmósfera, t iene lugar procesos muy importantes para el mantenimiento de las condiciones actuales de la biosfera.

La radiación ultravioleta, en especial la de menor longitud de onda, es muy energética, por lo que al ser absorbida por los gases atmosféricos, provoca procesos fotoquímicos, formándose moléculas excitadas, iones y radicales libres.

Las moléculas excitadas tienen una vida corta y l iberan de nuevo la

energía por radiación, disociándose, ionizándose o reaccionando con otros

elementos o moléculas.

Los radicales libres son muy reactivos y se forman por fotolisis de diversas

moléculas, en especial agua y ozono y, en menor medida de ácido nitroso,

monóxido de carbono, dióxido de azufre, metano y monóxido de nitrógeno:

H2O + hv → OH- + H+

HNO2 + hv → OH- + NO

O3 + hv → O2 + O-

H2O + O- → 2 OH-

La fotoionización se produce por absorción de luz, generalmente ultravioleta, y pérdida de la energía por radiación de un electrón; como consecuencia se generan átomos o moléculas ionizadas de las especies presentes, principalmente oxígeno molecular o atómico, nitrógeno, monóxido de nitrógeno o hidrógeno.

La fotodisociación genera, igualmente por pérdida de energía, átomos a partir de diferentes moléculas, como oxígeno, nitrógeno, óxidos de nitrógeno, agua, etc.

Finalmente, la absorción de radiación ultravioleta de longitud de onda comprendida entre 240 y 300 nm en la capa de ozono estratosférica produce una serie de reacciones cíclicas con absorción de energía, emisión de calor y regeneración del ozono inicial:

O2 + hv → 2O O + O2 → O3 + calor O3 + hv → O2 + O- O + O → O2 + calor

En la primera de las reacciones, la luz es de 240 nm de longitud de onda, mientras que en la tercera es de entre 240 y 300 nm.



4 . C I C L O S B I O G E O Q U Í M I C O S

La materia circula desde el mundo vivo hacia el ambiente abiótico y de regreso; esa circulación constituye los ciclos biogeoquímicos.

Estos son procesos naturales que reciclan elementos en diferentes formas químicas desde el medio ambiente hacia los organismos, y luego a la inversa.

La composición química de la atmósfera terrestre depende de los procesos biogeoquímicos en los que se encuentran involucrados los diferentes elementos.

Agua, carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo y otros elementos recorren estos ciclos, conectando los componentes vivos y no vivos de la Tierra.



5 . C O N T A M I N A C I Ó N D E L A I R E

Se define como contaminación atmosférica a la presencia en el aire de

sustancias y de formas de energía que alteran su calidad, implicando r iesgos,

daños o molestias graves a las personas y los bienes.

5.1.Focos de contaminación

La contaminación puede provenir de dos orígenes diferentes: la natural

(erupciones volcánicas, tormentas, etc.) o la antropogénica, debida a la

intervención de la mano del hombre:

Naturales.

Volcanes, incendios forestales, sal marina, descomposición materia

orgánica.

Antropogénica.

Focos fijos: Industriales, centrales térmicas, domésticos (calefacción),

refino de petróleo.

Focos móviles: Automóviles, aeronaves, buques.

Focos compuestos: Aglomeraciones industriales, áreas urbanas.

5.2.Régimen de emisión

En todos, los casos los focos básicamente emiten contaminantes bajo alguno

de los siguientes tres regímenes:

Emisión singular intensa. Es debida a fenómenos tales como

erupciones volcánicas, grandes incendios forestales, percance

industrial, tormentas de polvo. Aunque generalmente se acepta que

no ocasionan una variación apreciable del nivel general de

contaminación y pueden ser absorbidos por los mecanismos naturales de

regulación (corrientes de aire, absorción química, p r e c i p i t a c i ó n

a b s o r c i ó n p o r e l m a r , e t c . ) , e n c a s o d e f e n ó m e n o s

extraordinarios, pueden poner en peligro la estabilidad del sistema.

Emisión cont inuada de contaminantes. Las grandes

concentraciones de población o industr ia les generan de forma

cont inua cierta cant idad de contaminantes que provocan un efecto

local apreciable que, a menudo, provocan situaciones localmente de alto

riesgo para la salud.



Acumulac ión de con taminan tes en la a tmósfe ra . La acumulac ión de emisiones contaminantes en la atmósfera, o la acción combinada de agentes qu e a i s l a d a m en t e n o p ro d u ce n e f e c t o s n o t a b le s , p u e d e n p ro vo ca r desequilibrios a, gran escala, con graves alteraciones atmosféricas, y con riesgo de superar la capacidad de regeneración si la acumulación persiste.

Los diferentes mecanismos contaminantes pueden influir negativamente en la

salud y el bienestar bajo diferentes aspectos: directamente por sus efectos

nocivos (toxicidad, corrosión), por efectos físicos o químicos nocivos

(disminución de las zonas boscosas, aumento de la radiación ultravioleta por

presencia de CFC's) o por efectos derivados de elementos que, en principio, no

son perjudiciales (aumento del efecto invernadero por acumulación de gases).

5.3.Naturaleza de los agentes contaminantes

a) Formas de energía

Radiaciones ionizantes

Ruido

b) Sustancias químicas

Pr imarios: Son las sustancias vert idas directamente desde los focos

contaminantes.

Aerosoles: partículas sólidas o líquidas.

Gases: S02, S03, SH2, NOx, HC´s, CO, CO2,...

Metales pesados: Pb, Cr, Cu, Ni, As, Cd, Hg,…

Minerales: amianto

Compuestos halogenados: HCl, Cl2, HF.

Compuestos orgánicos.

Compuestos orgánicos del azufre.

Compuestos orgánicos halogenados: dioxinas, furanos.

Sustancias radiactivas.

Contaminantes secundarios : Se producen como consecuencia de las transformaciones químicas y fotoquímicas producidas entre los contaminantes primarios y con los componentes normales de la atmósfera.

Contaminación fotoquímica: O3, radicales libres.

Lluvia ácida consecuencia del retorno a la superficie de compuestos

de azufre y de nitrógeno descargados a la atmósfera.



Disminución de la capa de ozono, principalmente debida a la acumulación

de CFC's en la atmósfera.

Desde el momento del vertido a la atmósfera de los agentes primarios, estos se

verán sometidos a complejos mecanismos de transporte, mezcla y transformación

química, que darán lugar a una distribución variable de los agentes contaminantes

en el tiempo y en el espacio.

Sobre un determinado territorio, el nivel de contaminación estará además

influenciado por otros aspectos, tales como:

Vientos

Geomorfología

Inversión térmica

Perfil de área urbanas

Régimen pluviométrico

Definiremos ahora los siguientes conceptos:

Contaminación de base

Es la existe en la atmósfera libre sin influencia de focos específicos de

contaminación.

Contaminación de fondo

Es la que existe en una área definida, antes de la instalación de un nuevo foco de

contaminantes.

Nivel de emisión

Cantidad de un agente contaminante emitido a la atmósfera por unidad de

tiempo por un foco fijo o móvil.

Nivel de inmisión

Cantidad de contaminantes de todo tipo por unidad de volumen de aire,

detectables entre cero y dos metros del suelo.

Nivel máximo admisible de emisión

Cantidad máxima de un contaminante que la legislación permite emitir a la

atmósfera exterior.

5.4.Efectos sobre el medio:

Reducción de visibilidad.

Daños a la salud y el bienestar del hombre.



Alteraciones meteorológicas y climáticas.

Daños a los materiales (erosión, corrosión).

Efectos morfológicos y fisiológicos a los ecosistemas terrestres y acuáticos.

Efectos sobre la estratosfera.

Dispersión y transporte por los vientos.

Acumulación de contaminantes en las cadenas tróficas.

Precipitación y absorción por el suelo.

Posible acción sinérgica y de transformación de los contaminantes en otros

productos aun más dañinos.

6 . C A R A C T E R I Z A C I Ó N D E L O S A G E N T E S C O N T A M I N A N T E S

A T M O S F É R I C O S

6 . 1 M a t e r i a l p a r t i c u l a d o

De acuerdo a su naturaleza y tamaño, se clasifican en:

Sólidas. + Polvo fino: Ø < 100 µm

+ Polvo grueso: Ø > 100 µm

Líquidas1. + Niebla fina: 0,001 < Ø < 1 µm

+ Niebla gruesa: 0,1 < Ø < 10 µm

Origen

Natural: ◊ Sal marina

◊ Polvo

◊ Cenizas volcánicas

◊ Incendios naturales

Antrópicas: ◊ Residuos de combustión (hollín)

◊ Amianto

◊ Metales: Al, Fe, Si

◊ lones sulfato, nitrato y amonio.

Aunque las fuentes naturales de emisión de partículas pueden ser de un orden de

magnitud mayores que las antrópicas, éstas tienen los problemas de estar

concentradas en las zonas de mayor población, ser tóxicas y en general se generan en

espacios cerrados.

Efectos de las partículas

1 Pueden incluir una fracción sólida



En la atmósfera los aerosoles de partículas se encuentran según una distribución de

tamaños. Para determinar esta distribución se utilizan técnicas ópticas. El agua y los

volátiles presentes en las partículas suelen ser un inconveniente en este sentido.

a) Sedimentación

La gravedad ejerce sobre las partículas un efecto de atracción que depende del

tamaño de las mismas. Las partículas de tamaños grandes (20 < Ø < 500 µm) tiene

una velocidad de sedimentación elevada, por lo cual su tiempo de residencia en la

atmósfera es bajo.

Las partículas pequeñas (< 0,1 µm) están fuertemente influidas por el choque entre

partículas (movimiento browniano), por lo que la difusión es elevada y la velocidad

de sedimentación muy baja.

b) Efectos inerciales

Además de la gravedad, sobre las partículas actúan fuerzas de inercia y

aerodinámicas. Los efectos de inercia se verifican como un deslizamiento entre la

propia velocidad de la partícula y la velocidad del aire en el que están inmersas.

Estos efectos aumentan con la densidad y con el tamaño de la partícula. Las muy

pequeñas son fácilmente arrastradas por las corrientes, ya que la velocidad de

arrastre es función de la sección transversal, que depende del cuadrado del tamaño

(diámetro, si fuera esférica) y que disminuye más lentamente que las fuerzas de

inercia, función de la masa, que dependen del cubo del tamaño.

c) Carga eléctrica y coagulación

La carga e léctr ica dependerá de l estado de ion ización del a i re, de su

conductibilidad, de las propiedades eléctricas y magnéticas y del tamaño de las

partículas. En la naturaleza, los rayos y la radiación cósmica y nuclear producen

ionización bipolar (de ambos signos) de las partículas, aunque éstas también

pueden cargarse por difusión debido a su agitación térmica.

De esta forma, las partículas colisionar y se adhieren entre sí formando

partículas más grandes, proceso conocido como coagulación. Tanto en el

caso de partículas como de gotas, esto aumenta la masa, las fuerzas de

inercia y la velocidad de sedimentación.

El aumento de tamaño de las part ículas favorece la apar ic ión de

núcleos de condensación cuando las condiciones de presión y

temperatura son adecuadas, produciéndose lluvia, nieve, granizo y también

condensados químicos. La presencia de partículas en el aire tiene entonces una

fuerte influencia en la meteorología.

Cuando se trata de partículas sólidas, su deposición sobre la superficie

terrestre puede tener d iversos efectos: ensuciamiento, corros ión o

contaminación de alimentos por toxicidad. Una de los principales medios de

eliminación de partículas es la lluvia, que puede contribuir a la aparición de la

temida lluvia ácida.

En los precipitadores electrostáticos se crea una ionización unipolar por



efecto de una alta tensión eléctrica, con lo cual las partículas se repelen

entre sí y se adhieren al electrodo de carga contraria.

d) Efectos ópticos

La presencia de part ículas en la atmósfera produce dos efectos sobre

la luz: dispersión y absorción, según sea la naturaleza de las mismas.

La dispersión también contribuye a la ext inción de la luz incidente, ya

que parte de el la es nuevamente radiada en dirección de la fuente.

Los mecanismos mediante los cuales las partículas inf luyen en la

visibi l idad, dependen del tamaño relativo de las mismas comparado con la

longitud de onda de la radiación visible λ, del orden de 0,4 a 0,8 µm.

Partículas muy pequeñas producen una dispersión omnidirecciónal muy

homogénea (régimen de Rayleigh), responsable del color azul del cielo y

del humo azul del escape de un motor diesel frío, ya que el efecto de

dispersión es más eficaz con longitudes de onda menores.

También ocasionan las tonalidades rojo amarillento del amanecer y

atardecer, por pérdida de las componentes de menor longitud de onda,

al atravesar la luz un camino más largo a través de la atmósfera.

Cuando las partículas son de tamaño comparable al de λ (régimen de Mie-

Lorenz), ésta es dispersada fundamentalmente en dirección de la

propagación, sin que se aprecien diferencias de efectividad con la longitud

de onda. Como consecuencia, aparece una extinción de la luz importante, sin

predominio de color, y las partículas se ven con su color real (las partículas de

hollín se ven negras).

Si las partículas son mucho más grandes que las longitudes de onda, su

naturaleza tendrá una gran influencia, actuando como lentes si son

transparentes, capturando la radiación si son absorbentes, o reflejándola,

como en el caso de las partículas metálicas.

Estos mecanismos causan dos efectos ópt icos básicos sobre la

atmósfera: la disminución de la reflexión de luz desde la tierra al espacio, y la

visibilidad

Efecto sobre el albedo

La Tierra tiene un albedo 0,3, lo cual significa que reenvía al espacio el 30 %

de la luz que recibe del sol. Esta luz es la que hace posible TODA forma de

vida, pero si no se mantiene el índice de reflexión podría variar la temperatura

media de la tierra con consecuencias devastadoras.

Es sabido que el aumento de ciertos gases acumulados en las capas

altas de la atmósfera causa un efecto invernadero de calentamiento global.

La presencia de partículas en el aire también contribuye a este efecto



durante la noche (mientras no hay radiación solar) ya que dificulta la re-

radiación nocturna al espacio. Sin embargo, también disminuye la cantidad de

luz recibida durante el día, siendo este efecto más notable que el primero.

Del equil ibrio que resulte de estos tres mecanismos dará como resultado

una calentamiento o un enfriamiento (y con ello una nueva era glacial) de la Tierra.

Por otra parte, el ensuciamiento local de la atmósfera por partículas,

produce en ciertas ciudades una reducción del 20 % de radiación solar

recibida, lo cual puede tener efectos negativos sobre la salud.

Pérdida de visibilidad

La pérdida de visibilidad atmosférica está causada por la dispersión de la luz, y

es función de la eficiencia de la dispersión Q:

La extinción de la luz en atmósfera sin contaminar es de unos 200 km, mientras que una

concentración del orden de 103/cm3 reduce la visibilidad a 70 km (atmósfera

normalmente limpia) y hasta 1 km en atmósfera muy contaminada (105/cm3).

En los focos de contaminación por partículas suele haber otros componentes (agua,

NOX, etc.) que contribuyen a la formación de nieblas que dificultan aun más la

visibilidad.

Fuentes de emisión de partículas

La principal fuente de partículas es la combustión (hasta el 90 %), concentrada en

áreas urbanas e industriales. Gran parte se deben al hollín proveniente de las llamas

de difusión, como las de combustión del carbón y fuel-oil y las de los motores diesel.

Efectos sobre la salud

El aerosol formado por las partículas penetra en los .pulmones, Las de tamaños

mayores a µm se depositan por efectos inerciales en la nariz y garganta, pero un

50 % de las de entre 0,1 y 1µm quedan adheridas a los tejidos, pudiendo causar

diversas enfermedades: bronquitis, alergias, silicosis, enfisema, cáncer, etc.

Se considera que una exposición prolongada a una concentración de unos

80 µm/m3 afecta la salud en general, por lo que los límites legales en Europa y

EEUU están en el orden de los 50 a 70 µm/m3.

Sin embargo en grandes ciudades muy contaminadas la media de partículas es de

150 a 180 µm/m3, con episodios aislados de 2.000 µm/m3.

Métodos de reducción de las emisiones

En instalaciones fijas de grandes potencias, el uso de filtros de distintos tipos, en

particular los electrostáticos, y el lavado de humos, permite reducir drásticamente el

vertido de partículas al aire.



a) Cámaras de sedimentación:

Una cámara de sección lo suficientemente grande permite la deceleración de la

corriente hasta una velocidad suficiente como para permitir la decantación de las

partículas. El rendimiento es de un 50 % y el rango de tamaños : 40-50 µm

b) Ciclones

Son cámaras de sedimentación en las cuales se produce una aceleración

centrífuga de la corriente, mediante, una entrada tangencia l. El rendimiento

depende del tamaño de las partículas:

Tabla 2 Fuente: “Factores ambientales. Contaminación”. Dr. José Guillermo Filippone.

Se suelen instalar en paralelo, pero no en serie por la elevada pérdida de carga que

se origina.

Tamaño partículas Rendimiento (% en peso)

µm Convencional

nal

Alta eficiencia

( Ø < 25cm) ( Ø > 25 cm)

< 5 < 50 50-80

50-20 50-80 80-95

15-40 80-90 95-99

> 40 95-99 95-99



c) Precipitadores electrostáticos

Consisten en electrodos paralelos, formados por hilos verticales (los

emisores), y placas o tubos (los receptores). El gas con partículas se hace

circular por entre ellos, y el polvo se deposita sobre las placas. Mediante

golpes se desprende y se recoge en tolvas. Rango de partículas: 1-2 µm.

Rendimiento: 99 %



d) Filtros

Es el método más clásico y fiable. El flujo de efluentes se hace circular a

través de un tejido que retiene las partículas de mayor tamaño que el de los

intersticios. Los f i l t ros pueden ser ’ ce lu lós icos , s in té t icos ’ o

cerámicos , en func ión de las características químicas, mecánicas y porosidad

requeridos.

Su rendimiento es del un 99 %, pero la colmatación hace aumentar las

pérdidas de carga. Los tamaños necesarios de las unidades filtrantes en

general, comparados con otros sistemas, en grande.

e) Lavadores húmedos

Se hace circular una corriente de efluente por el interior de una cámara,

incidiendo en una película húmeda o contra una fina lluvia de agua en contracorriente

o no.

Los de mejor rendimiento son los Venturi, en los cuales circula la corriente de ef luente a través de un tubo Venturi, en el cual se pulveriza el l íquido lavador (normalmente agua). Se hace luego entrar la corriente tangencialmente a un tanque cilíndrico donde las partículas, que han aumentado de masa al mojarse, chocan y se precipitan al fondo mientras que el efluente depurado sale axialmente por arriba. Rango de partículas: > 5 µm

Rendimiento: 99 % para partículas Ø > 1µm, 95 % para partículas Ø < 1 µm



A) Esquema de un lavador con placas. B) Esquema de una torre de aspersión

Fuente: “Contaminación Ambiental, una visión desde la química” Orozco Barrenetxea y Otros. Cap. 8

f) Métodos de depuración

Para fuentes dispersas no es posible atacar los focos de contaminación a posteriori,

sino que hay que actuar preventivamente, modificando la manipulación de los

productos, restringiendo el uso de aditivos que potencien los efectos contaminantes, y

utilizando los que los inhiban.

Riego con agua: Se utiliza en operaciones de excavación, carga y molienda de

minerales, con un rendimiento del 85%.

Estabilizantes químicos.

Humidificadores: Reducen la tensión superficial del agua y permiten mojar

partículas más pequeñas.

Sales higroscópicas. Elevan la humedad superficial, aumentando la

cohesión.

Polímeros sintéticos que se aplican húmedos; forman una "costra"

superficial, con una eficiencia cercana al 100 %.



Láminas filtrantes sintéticas: Para reducir el polvo en pistas se utilizan

láminas sintéticas sobre las qué se deposita grava gruesa. Tiene un rendimiento del

60 % con partículas sedimentables, y del 45 % para las no sedimentables.

Pantallamientos: Mediante pantallas artificiales o setos se reduce la acción

dispersante del viento.

Cambio de los sistemas de manipulación y transporte: Utilizar por ejemplo

cintas transportadoras (que pueden ser cubiertas) en lugar de volquetes.

Diseño de la planta: Una adecuada elección del emplazamiento, teniendo en

cuenta los vientos, unido a un adecuado confinamiento de los puntos más conflictivos,

reducirá considerablemente la necesidad de posteriores tratamientos.

Otros: recogida selectiva de polvo, lavado de vehículos en canteras.

6 . 2 G a s e s y v a p o r e s

a) Compuestos del Azufre

El S0 2 y e l S0 3 son los gases contaminantes más habi tua les en la

a tmósfera. Provienen de fuentes naturales y antrópicas:

Origen

Natural. • Erupciones volcánicas

Océanos (sulfatos diluidos)

Pantanos (descomposición materia orgánica)

Antrópicas. • Industria química

•Combustión focos fijos (principalmente centrales

térmicas a carbón, responsable del 50 - 60 % del total)

Efectos contaminantes

Su acción contaminante es de t ipo local . A nivel global no presentan

graves consecuencias ya que la precipitación por las lluvias y su

absorción a través de organismos vivos (plantas, microorganismos) es muy

eficiente y no se detecta su aumento sensible de su concentración media.

El dióxido de azufre es irritante de las vías respiratorias a partir de

concentraciones de 3 ppm, que se potencia en presencia de ot ros

contaminantes, pr incipa lmente partículas. El contenido medio en zonas urbanas

suele ser de 0,01 a 0,2 ppm.

El S02 se oxida espontáneamente pasando a trióxido. Éste se combina con

el agua y forma ácido sulfúrico (H2SO4) o algunas de sus sales. Al ser estos

higroscópicos, en presencia de agua forman gotitas que contribuyen a



aumentar las nieblas en las zonas muy contaminadas.

Estas gotas se precipitan en forma de lluvia, constituyendo la conocida como

lluvia ácida (también formada por ácidos de nitrógeno), responsable de

múltiples daños a la sa lud humana, vegeta l y an imal , por que ac id i f ica

las fuentes de agua y contaminan los suelos cultivables.

Métodos de reducción

La sustitución de combustibles con alto contenido de azufre por otros libres de él

(gas natural, energía atómica), es el principal medio de reducción de la presencia

del azufre en la atmósfera.

Cuando la utilización de carbones altos en azufre como combustible en calderas

es inevitable, la utilización de lechos fluidizados2 permite reducir sensiblemente

su presencia en los humos.

b) Compuestos del nitrógeno

Tanto el NO como el NO2 son gases contaminantes. El NO es un gas incoloro e

inodoro cinco veces menos tóxico que el NO2, que se transforma en dióxido (de

color marrón y detestable por el olfato desde 0,1 ppm) por acción de la luz solar,

por lo que se suele evaluar conjuntamente su presencia en la atmósfera,

hablándose en ese caso de NOx.

Origen

Natural. • Combustión pobre (exceso de oxígeno)

Rayos

Descomposición de nitratos del suelo.

Antrópicas. • Vehículos c/motor de combustión interna (30 % total.)

•Combustión focos fijos (principalmente centrales térmicas de

carbón y gas, 30 % del total)


El NO2 es un potente irritante de las mucosas, responsable de bronquitis infantil (con

exposiciones < 0,01 ppm) y de fibrosis pulmonar crónica. A partir de 5 ppm

comienzan a aparecer afecciones pulmonares en adultos, entre 20 y 50 ppm

aparecen afecciones pulmonares, cardíacas y hepáticas y con 150 las afecciones

pulmonares se transforman en graves.

Si bien los óxidos de N no afectan físicamente a los bienes, su combinación con

agua forma ácido nítrico (HNO3) que también forma parte de la lluvia ácida.

2 Calderas en las cuales se agregan óxidos o carbonatos de calcio en las parrillas, para que

formen sulfatos, fácilmente separables.



La presencia de óxidos de nitrógeno y de hidrocarburos, en presencia de la luz

solar, forman el smog3, uno de los fenómenos más típicos de la contaminación

urbana e industrial.


Los óxidos de nitrógeno producidos por motores de combustión interna pueden

reducirse sensiblemente con la utilización de reductores catalíticos que los

descomponen en O2, H2 y H2O.

c) Óxidos de Carbono

Dióxido de carbono (CO2)

Este es un producto inevitable que resulta de un proceso irreversible: la combustión

perfecta del C, ya que es una consecuencia, junto con el agua, de su oxidación.

Origen

Natural. • Respiración de plantas y animales

•Erupciones volcánicas

•Incendios forestales.

Antrópicas. • Combustión de combustibles fósiles y orgánicos.


El dióxido de carbono no es en sí un contaminante, ya que es inocuo y

necesario para la vida, pero su acumulación en las capas altas de la atmósfera

participa en la formación del efecto invernadero y del posible calentamiento de la

Tierra.


La única vía de reducir la producción de CO2 a niveles que no alteren el equilibrio

termodinámico del planeta, es reducir la producción de energía mediante la

combustión de combustibles fósiles y controlar el uso de la incineración como medio de

destrucción o para eliminar desechos.

En la situación socioeconómica del mundo actual, los caminos posibles para

alcanzar esta meta son: encontrar métodos alternativos, reducir las necesidades de

energéticas y lo, como paliativo, mejorar el rendimiento termodinámico de los

equipos productores.

Lamentablemente este último objetivo choca con el inconveniente de que las

medidas necesarias para aumentar el rendimiento de las máquinas térmicas, pasan

3 Smoke (humo) + Fog (niebla)



por aumentar las temperaturas de combustión, lo cual tiende a aumentar la

producción de óxidos de nitrógeno.

Monóxido de carbono (CO)

Este gas inodoro e insípido, fuertemente afín con la hemoglobina de la sangre, se

produce como resultado de una combustión incompleta', sea como resultado de

procesos naturales (30 % del total) como por causas antropogénicas, siendo los

vehículos de transporte propulsados con motores a gasolina los responsables de

más del 50 % del total.

Origen

Natural • Combustión incompleta.

• Cinética química en la atmósfera.

Antrópicas. • Combustión incompleta de combustibles fósiles y orgánicos.


Las bajas concentraciones de CO en la atmósfera (y tampoco se detectan

aumentos de concentración global) hacen que este gas a nivel global no represente

un problema.

A nivel local, en cambio, es altamente peligroso, sobre todo en lugares cerrados, ya

que la citada afinidad del CO con la hemoglobina forma carboxihemoglobina que

impide la formación de oxihemoglobina, necesaria para el transporte de O2

Con concentraciones de 100 ppm aparecen dolores de cabeza y mareos. Ya

exposiciones a 300 ppm durante más de 10 horas producen nauseas y posibles

desmayos. Concentraciones de más de 600 ppm pueden causar la muerte al cabo de

pocas horas. Los gases del tabaco contienen 450- 500 ppm.

Los efectos del CO sobre la salud no parecen ser acumulativos. Sin embargo, tras

una exposición suficientemente intensa, los daños puede resultar irreversibles. En el

aire urbano son habituales concentración de 5 a 20 ppm, con picos en zonas muy

contaminadas de 100 o más ppm. En el escape de gases de motores de

automóviles, el límite reglamentario está fijado en 10.000 ppm.


En automóviles, sobre todos en los motores a gasolina, la solución

empleada hasta el momento son los reactores catalíticos de oxidación, que

transforman el CO en CO2 y, además, contr ibuyen a oxidar los

hidrocarburos no combustionados transformándolos en agua y CO2.

d) Compuestos halogenados



Diversos compuestos de f lúor (F), cloro (CI) y otros compuestos f luorados

son emitidos a la atmósfera, de origen casi exclusivamente antropogénico.

Origen

Antrópicas • Industria química.

• Vertidos incontrolados y accidentes.


En general son corrosivos, y afectan a las mucosas. Son venenos para las plantas los f luoruros en concentraciones tan bajas como 0,1 ppb; o 1 ppm de ácido clorhídrico o cloro.

Los clorofluorcabonados (CFC's), uti lizados por años como refrigerantes,

y los halones, uti l izados para apagar incendios, se acumulan en las capas

altas de la atmósfera, y están contribuyendo a disminuir la capa de

ozono, necesario para proteger a los organismos vivientes de la letal radiación

ultravioleta.


La sustitución de estos productos por otros que NO afecten la capa de

ozono, y mejores procedimientos y equipos para su manipulación, son los

métodos para evitar estos vertidos.

6 . 3 A g e n t e s r a d i a c t i v o s

Diversos elementos radiactivos de origen natural y antropogénico están

presentes en la atmósfera. El componente natural más habitual es el gas

radón, que proviene del decaimiento radiactivo del Uranio y del Torio y la radiación

de fondo.

Origen

Natural • Radón del agua y aire.

• Radiación cósmica.

Antrópicas. • Accidentes y explosiones nucleares.

• Centrales térmicas de carbón.

• Medicamentos radiactivos.

• Tubos de rayos catódicos.

Efectos contaminantes y sanitario

En general los isótopos resultantes del decaimiento de partículas radiactivas se

adhieren en partículas de polvo, con lo cual pueden penetrar en los pulmones sin

posibilidad de ser reexpulsadas.

El gas radón se difunde en el interior de viviendas, causando intoxicaciones. Esta



fuente puede dar lugar a exposiciones del orden de 200 mrem/ año. Otras fuentes

de baja intensidad, pero cuyo efecto acumulativo se debe considerar, son: aparatos

de TV, monitores de ordenador, pinturas fosforescentes, combustión del carbón,

rayos X, medicamentos radiactivos

Los principales efectos de exposición a radiaciones son: aumento de riesgo de

contraer leucemia y distintos tipos de cánceres. Sin embargo, aun no existe

consenso sobre si hay un umbral seguro. Aunque se supone que la radiación de

fondo no es perjudicial para la salud humana, algunos estudios parecen indicar que

todo tipo de radiación es perjudicial, atribuyéndose hasta el 2 % de las

enfermedades genéticas a la radiación natural.

La radiación media anual debido a fuentes antrópicas es de unos 64 mrem/año, de

los cuales un fumador puede recibir hasta 10 proveniente del Polonio presente en el

tabaco (consecuencia del decaimiento del uranio del suelo donde se cultivó).

Los reactores nucleares en operación normal participan al conjunto de la población

en 0,005 mrem/año, dosis que puede trepar hasta 5.000 mrem/año para el personal

afectado a tareas en centrales nucleares.


La forma práctica de reducir la presencia de elementos radiactivos es reducir su

utilización y mejorar su manipulación: restringir el uso de aparatos emisores, mejorar su

diseño para filtrar mejor las irradiaciones de bajo nivel, mejorar las condiciones de

seguridad de las centrales atómicas, etc.

6 . 4 O t r o s

Asbestos

Es una fibra mineral Ignífuga, muy utilizada en la construcción de fibrocemento como refuerzo estructura l . Se le responsabi l iza de produci r cánceres de pu lmón, ampliamente verificado en trabajadores del sector. Por esta causa, su uso en forros de freno y embragues está muy controlado y tiende a desaparecer.

Metales pesados

Su utilización está muy regulada, pero la acumulación durante año en suelos,

fondo de r íos, lagos, y mares, los hacen a l tamente pe l igrosos para la

sa lud y los ecosistemas, muchos de estos ya irremediablemente alterados por su

culpa.

Berilio

Es muy tóxico con efectos agudos y crónicos, y su uso se limita actualmente

a la fabricación de elementos metál icos muy f lexibles y l igeros, como

muelles de interruptores eléctricos.



Mercurio

Los vapores de mercurio causan lesiones nerviosas y renales, y su

efecto es acumulativo.

Plomo

La intoxicación por Pb causa una enfermedad llamada saturnismo.

Actualmente su uso como aditivo antidetonante en gasolinas está muy

restringido en casi todo el mundo, ya que forma óxidos sólidos con productos

de la combustión que se depositan en pavimentos, suelos y aguas y es

inhalado al respirar. Se lo considera responsable de producir cáncer de pulmón.

Se tiende a su sustitución por otros aditivos.

Dioxinas

Las dioxinas son compuestos resultantes de la incineración de residuos

plásticos que contiene CI, en particular el PVC. Son sustancias fuertemente

cancerígenas, por lo cual debe cuidarse su contenido en las chimeneas de gases de

incineración.

7 . R E D U C C I Ó N D E L A C O N T A M I N A C I Ó N A T M O S F É R I C A :

Y a s e h a b l ó p a r a c a d a c a s o e n p a r t i c u l a r d e a l g u n o s d e l o s

m é t o d o s d e r e d u c c i ó n p a r a c a d a c o n t a m i n a n t e , p e n s e m o s a h o r a

e n l a s ve n t a j a s d e c o n t a r c o n u n a e s t r a t e g i a m á s a m p l i a p a r a

r e d u c i r e l d a ñ o c a u s a d o p o r l o s c o n t a m i n a n t e s a t m o s f é r i c o s .

El vertido de un efluente contaminante, primario o secundario, está influido

por factores externos que modifican sus efectos. Estos factores son los

siguientes:

Manipulación. Por ejemplo el sistema que se utilice para transporte de

una sustancia en polvo.

Agentes potenciadores. Aumentan los efectos perjudiciales de un

efluente. Por ejemplo la acción dispersiva del viento.

Agentes inhibidores. Aquellos que reducen el potencial de un

contaminante, como la ad ic ión de ca l iza en e l lecho de una ca ldera para

reduci r la producción de S02.

Agentes catalizadores. Algunas veces, para que un producto se

transforme efectivamente en contaminantes es necesaria la acción de otro

agente. Por ejemplo, para la aparición de bacterias anaeróbicas en un efluente

ácido, es necesario el transcurso de cierto tiempo.

Un concepto básico que debe aplicarse siempre que se generen efluentes gaseosos en

una actividad industrial, es que nunca debe diluirse un efluente con la finalidad de

cumplir con la normativa al expulsarlo por una chimenea. Esto garantiza un adecuado

tratamiento. Por otro lado es importante tener en cuenta dos reglas generales:

1. Es siempre más eficaz y barato actuar lo más próximo posible a la fuente



para impedir que:

a) Se mezcle con otros contaminantes.

b) Se produzca la acción de los agentes catalizadores.

c) Se diluya el efluente a tratar.

2 . Cuanto menor sea e l vo lumen de ef luen te a t ra ta r y más

homogénea su composición, más eficiente y barato será el tratamiento.

Lo primero es conocer y caracterizar lo mejor posible el problema en

particular. Cuando se conocen las causas, o procesos productores de

contaminantes, la actuación es prácticamente inmediata y evidente.

Sin embargo, cuando lo que se conoce es la existencia de un efecto

contaminante (por ejemplo, se detecta la presencia de un contaminante en el

aire), y no se conoce con certeza la fuente, el problemas es mucho más complejo.Un

vez conocido el foco, debe caracterizase el efluente, midiendo su composición y demás

características. Para ello debe estudiarse cuidadosamente el procedimiento de toma de

muestras (posición, orientación, distancia, equipamiento a utilizar, etc.)

Podemos optar por dos tipos de soluciones: disminuir en lo posible la producción de los

contaminantes o si éstos ya fueron generados o resulta imposible su reducción,

controlarlos y retenerlos con equipos adecuados. La reducción es la opción más

deseable porque esto redundará en múltiples beneficios tanto para el medio receptor

como para los ecosistemas y la población y a la larga significará un beneficio

económico. Por ejemplo si reducimos las emisiones ácidas el beneficio derivado es

menos daños a bosques suelos, vida acuática y construcciones.

Hay que tener presente que cualquiera que sea el sistema que se elija para tratar los

gases, el hecho de concentrar y retener los contaminantes en equipos adecuados lleva

implícitos algunos inconvenientes como ser:

Transferencia de contaminación de un medio a otro

Producción de residuos sólidos y / o líquidos

Posible contaminación de suelos y/ o ríos

Incremento de contaminación por el consumo de recursos naturales y energía

por los equipos depuradores.

8. REFERENCIAS:

-“CONTAMINACIÓN AMBIENTAL, UNA VISIÓN DESDE LA QUÍMICA” Orozco

Barrenetxea, Pérez Serrano, González Delgado, Rodríguez Vidal y Alfayate

Blanco. Ed. Thomson. 2004.

-“FACTORES AMBIENTALES. CONTAMINACIÓN.INDICADORES DE IMPACTO”. Dr. José Guillermo Filippone. 1998

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