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MODULO II

AGENTES CONTAMINANTES DEL AIRE

Agentes Contaminantes

Se denominan Agentes Contaminantesa aquellas sustancias químicas, energíafísica y microorganismos que debido a su concentración en el aire, pueden alterary/o dañar la salud de las personas, dañara los animales, a las plantas y los materiales

Agentes ContaminantesLos Agentes Contaminantes se clasifican en :

Agentes Químicos (Polvos, Humos, Neblinas, Nieblas, Gases y Vapores).

Agentes Físicos (Ruidos, Iluminación, Radiaciones Ionizantes y no Ionizantes,etc.)

Agentes Biológicos (Hongos, Bacterias, Polen, etc.)

Agentes químicosAgentes químicos

Agentes QuímicosContaminante Químico, es toda sustancia natural o sintética, que durante la fabricación, anejo,transporte, almacenamiento o uso, puede incorporarse al ambiente en forma de polvo, humo, gas o vapores con efectos perjudiciales para la salud de las personas que entran en contacto con ellas.

Agentes Químicos Características

• Concentración : Cantidad del agente contaminante presente en el medio por unidad de volumen o área.

• Persistencia : Característica que tiene el contaminante de perdurar en el ambiente.

Características• Bioacumulación : Proceso natural por el

cual una sustancia se acumula en los organismos a nivel celular individual, pudiendo alcanzar niveles peligrosos.

• Biomagnificación : La carga tóxica de un organismo en un nivel trófico inferior se acumula y se concentra mas aún por un organismo en un nivel trófico superior.

Interacción de Contaminantes

• Sinergismo : Aumento de los efectos de un contaminante, a causa de la introducción o presencia de otro (Ej. Partículas y Dióxido de Azufre).

• Antagonismo : La presencia de un contaminante reduce parcialmente el efecto del otro.

Expresiones de Concentración de Contaminantes

• Un contaminante gaseoso presente en el aire se expresa comúnmente en partes por millón (ppm):

1 volumen de Contam. Gaseoso1ppm =

106 vol. (Contam. + aire)

Ejemplo

Se toma una muestra de aire en la ciudad de Lima, dicha muestra tiene un volumen de 1 metro cúbico. Cual será la concentración del Dióxido de Azufre (en PPM) si el análisis arroja un volumen de este contaminante de 0.06 cc.

Ejemplo

C= 0.06 cc x 1m3 x 1lt1m3 1000lt 1000cc

C= 0.06 x 106 = 0.06ppm106


• La masa de un contaminante se expresa como:

ug/m3 = microgramosmetro cúbico


• La relación entre ppm y ug/m3, para 1 atm, y 25°C, es la siguiente:

ug/m3 = ppm x peso molecular x 103

24.5

Para 1atm y 0°C la constante en el denominador es 22.4

Ejemplo 1

• La concentración diaria promedio del SO2 es de 415 ug/m3 a 25 ºC y 1 atm. Cuál es la concentración en ppm?

415 ug/m3 = ppm x 64 x 103

24.5

ppm = 0.159

Ejemplo 2• El gas de escape de un automóvil contiene 1.5% en

volumen de CO ¿Cuál será la concentración de CO en mg/m3 a 25ºC y 1 atm.?

X = 15000 ppm1.5 100

1000,000X

ug/m3 = 15000 (28) x 103

24.5ug/m3 = 17.1 x 106

mg/m3 = 171001 mg = 1000 ug

Ejemplo 3

• La concentración del Dióxido de Azufre en el aire es de 0.06 ppm. Cual será dicha concentración expresada en microgramos por metro cúbico (T= 25 °C y P= 1 atm)

ug/m3 = 0.06 ppm x (32 + 32) x 103

24.5

C = 156,7 ug/m3

Ejemplo 4

• La concentración del Dióxido de Azufre en el aire es de 100 ppb (partes por billón). Cual será dicha concentración expresada en microgramos por metro cúbico (T= 25 °C y P= 1 atm)

ug/m3 = 100x10-3 ppm x (32 + 32) x 103

24.5C = 261,2 ug/m3

1ppm = 1000 ppb

Ejemplo 5

• La concentración del Monóxido de Carbono en el aire es de 1 ppm. Cual será dicha concentración expresada en microgramos por metro cúbico (T= 20 °C y P= 1 atm)

ug/m3 = 1 ppm x (28) x 103

22.4

C = 1250 ug/m3

Clasificación de Agentes Químicos

Los agentes químicos se clasifican de acuerdo a su estado físico en:

• Gases y vapores orgánicos e inorgánicos, tales como óxidos de azufre, nitrógeno, hidrocarburos, ácidos, etc.

• Partículas sólidas y líquidas en suspensión y sedimentables.


De acuerdo a su orígen se clasifican en:

• Primarios: son sustancias contaminantes vertidas directamente a la atmósfera desde los focos emisores. No han sufrido ninguna modificación química desde el momento que han salido desde su punto de emisión, ejemplo el monóxido de carbono, óxidos de azufre, etc.

• Secundarios: no son vertidos directamente a la atmósfera. Se producen a consecuen-cia de transformaciones y reacciones químicas o fotoquímicas que sufren los contaminantes primarios en la atmósfera.Ejemplo: El Ozono, el peroxiacetilnitrato (PAN), etc.


Principales Contaminantes del Aire

primarioSólidoPbPlomo

Primario y Secundario

Sólido, líquido

PTS, PM10. PM2.5

Partículas

PrimariogasHCHidrocarburos

SecundariogasO3Ozono

Primario y Secundario

gasNO2Dióxido de Nitrógeno

PrimariogasSO2Dióxido de Azufre

PrimariogasCOMónóxido de Carbono

TipoForma Física

SimboloContaminante

Contaminantes del Aire:Contaminantes Sulfurados

• Óxido de azufre SO2 :– Gas incoloro, no flamable y no explosivo– Tiene sinergia con las partículas en suspensión.– Resulta de la reacción del azufre o de los

materiales que lo contienen con el oxígeno.(minerales sulfurosos, combustibles)

– En la combustión de combustibles fósiles la relación SO2/SO3, esta usualmente entre 40:1 a 80:1

S(presente en combustibles) + O2(aire) SO2


• Ejemplo: Si se queman 100 kilos de un combustible con 7% de azufre se emitirán 14 kilos de Dióxido de azufre.


• Óxido de azufre SO2 :

– Se convierte a trióxido de azufre o ácidos sulfúricos y a sus sales mediante procesos fotoquímicos o catalíticos en la atmósfera. El trióxido de azufre forma ácido sulfúrico con la humedad del aire.

2SO2 + O2 (aire) 2 SO3

2SO2 + 2H20 + O2 + M 2H2SO4 + M (Catalitico)

SO2hu SO2* (Fotoquimico)

SO2* + 2O2 SO3 + O3

SO3 + H2O H2SO4


• Este ácido ataca las construcciones realizadas en piedra caliza y mármol, siendo la reacción:

• A su vez, el dióxido de azufre presente en la atmósfera puede atacar directamente al mármol según la reacción:



– Algunos Óxidos Metálicos oxidan el dióxido de azufre directamente a sulfato, por ejemplo:

4 MgO + 4SO2 3MgSO4 + MgS



– Produce una sensación gustatoria a concentraciones de 0.3 a 1.0 ppm en el aire.

– A concentraciones mayores a 3.0 ppm, el gas tiene un olor acre e irritable.


Emisiones de Azufre a Nivel Mundial

750 x 106 ton.100 x 106 ton.


• Sulfuro de hidrógeno H2S:– Es un gas a temperatura ambiente, incoloro y

de olor desagradable (huevos podridos).– Se encuentra en concentraciones casi

despreciables en la atmósfera.– Las principales fuentes productoras de H2S

son las refinerías de petróleo, fabricas de conservas y harina de pescado, etc.

– Es susceptible a reaccionar y a transformarse en otros compuestos sulfurados como los mercaptanos u otros sulfuros.

Contaminantes del Aire:Contaminantes Carbonados

• Monóxido de Carbono CO :

– Es un gas incoloro, inodoro e insípido, es combustible, más ligero que el aire.

– Es un subproducto de la combustión de compuestos orgánicos, generalmente hidrocarburos, en condiciones de escazes de oxígeno.

CxHy + ½ Y O2 (del aire) XCO + ½ Y H2O


• Monóxido de Carbono CO : – También se genera por la disociación de CO2 a

altas temperaturas (>1700 ºC). Así como a través de reacciones a altas temperaturas entre el CO2 y los compuestos del carbono.

CO2 + C 2CO

CO2 CO + O



– Tiene una toxicidad alta ya que presenta gran afinidad por la hemoglobina de la sangre.

– Su difusión en la atmósfera es muy rápida, por lo que las concentraciones elevadas son de una duración muy corta.

– La conversión de CO a CO2 en la atmósfera es lenta y tarda de dos a cinco meses.



Residencial y Comercial

39%

Industrial y Energía

2%

Transporte59%

Emisiones antropogenias anuales : 350 x 106

ton.



La contaminación en el aire, representada en rojo, avanza por la Tierra. Esta imagen fue tomada el 23 de marzo de 2000, por el observatorio orbital Terra.



29 de julio de 2000 3 de octubre de 2000


• Dióxido de Carbono CO2

– Es un gas incoloro e inodoro más denso que el aire.

– Se forma en la combustión de cualquier sustancia que contenga carbono.

CxHy + ½ Y O2 (del aire) XCO2 + ½ Y H2O


• Dióxido de Carbono CO2

– Puede producir asfixia por desplazamiento del oxígeno atmosférico.

– La concentración ambiental está ligada a la fotosíntesis y ejerce una acción sobre la temperatura media de la atmósfera por absorción de determinadas radiaciones solares(efecto invernadero).


• Hidrocarburos HC :– Se definen quimicamente como compuestos

de carbono e hidrógeno.– Provienen principalmente de la combustión

incompleta , así como de la evaporación de los derivados del petróleo.

– Su presencia en el aire permite la generación de contaminantes secundarios como los NOx y el Ozono.


• Hidrocarburos HC :– Como subproducto de la combustión de

carburantes también aparece un polvo que contiene alquitranes en su composición; estos alquitranes son altamente peligrosos ya que vienen acompañados de sustancias cancerígenas del tipo benzopirenos.


• Hidrocarburos HC :– Las emisiones naturales de los HCs

provienen de la descomposición anaeróbica de las plantas en pantanos y marismas (desembocadura de ríos en el mar), la filtración de gas natural y de yacimientos petrolíferos y las emisiones de los árboles.


• Aldehídos :– Provienen de la quema de combustibles así

como de la oxidación de otros hidrocarburos en la atmósfera.

– Los mas importantes son el formaldehído y la acroleína.

• Óxidos de Nitrógeno :

– Los óxidos de nitrógeno ( NO y NO2) se forman naturalmente en la atmósfera por combinación a altas temperaturas del oxígeno y el nitrógeno. (Erupciones volcánicas, tormentas)

Contaminantes del Aire:Contaminantes Nitrogenados

N2 + O2 (del aire) 2NO

2NO + O2 (del aire) 2NO2


– Las grandes emisiones de óxidos de nitrógeno provocadas por el hombre provienen de los motores de combustión interna de los automóviles y de las grandes centrales térmicas.

– El NO2 absorbe la luz visible y a una concentración de 0.25 ppm causará apreciable reducción de la visibilidad.



– El NO2 puede reaccionar con la humedad presente en la atmósfera para formar ácido nítrico.


2NO + O2 2NO2

2NO2 N2O4

N2O4 + H2O HNO3 + HNO2

2HNO2 NO + NO2 + H2O

3NO2 + H2O 2HNO3 + NO



Generación de Energía

32%

Otros5%

Residencial y Comercial

8%Industrial

12%

Transporte43%

Emisiones antropogenias anuales : 93 x 106

ton.

• Amoníaco NH3:– Es un gas incoloro, se reconoce por su olor

característico.– Las concentraciones habituales en la

atmósfera son muy pequeñas.– Su orígen natural se da en las putrefacciones

de los organismos.– Se produce principalmente en las fábricas de

fertilizantes.– Su presencia en el aire puede catalizar la

conversión de SO3 a ácido sulfúrico.


• Nitratos de Peracilo :– Los nitratos de peracilo más conocidos son

los nitratos de peracetilo (PAN), los de perpropionilo (PPN) y los de perbutirilo (PBN).

– Son compuestos inestables y explosivos en altas concentraciones.

– Provocan irritaciones en los ojos en condiciones de fuerte polución (1mg/m3) y son los principales responsables de los efectos nocivos sobre la vegetación del smog oxidante.


• Se genera en el ambiente como resultado de diversas reacciones fotoquímicas en las que participan el dióxido de nitrógeno, el oxígeno y la luz ultravioleta (luz UV)

Contaminantes del Aire:OZONO

NO2 + Luz UV NO + O*

O* + O2 O3

NO + O3 NO2 + O2

• Es una forma alotrópica del oxígeno en condiciones normales

• Es un gas de color azulado y de olor picante.• En condiciones de fuerte insolación y de

smog oxidante, su concentración aumenta.• Las concentraciones a nivel del suelo son

muy pequeñas (40 – 60 ug/m3)• Su origen es Artificial por descargas

eléctricas, radiaciones X, radiaciones UVA y arcos voltaicos

Contaminantes del Aire:OZONO

• Distintos metales han sido detectados en concentraciones pequeñas en la atmósfera. Los más abundantes son, aluminio, plomo y hierro. En proporciones más pequeñas se encuentran vanadio, magnesio, cobre, cromo y manganeso.

Contaminantes del Aire:Metales Pesados

CONTAMINANTES PELIGROSOS DEL AIRE

• Los contaminantes peligrosos son compuestos cancerígenos que pueden causar efectos serios e irreversibles en la salud.

• Se tiene al asbesto, cloruro de vinilo, benceno, arsénico, berilio, mercurio, radón y radionucleidos diferentes al radón

Deposición Ácida

Zonas del planeta con más lluvia ácida

Agentes FísicosAgentes Físicos

AGENTES FÍSICOS

Son debidos a distintas formas de energía física que alteran el ambiente.Los más importantes son:

• El ruido• Las radiaciones• Las vibraciones• las condiciones termohigrométricas

Ruido

Se define al ruido es un sonido desagradable, cuyas intensidades pueden determinar riesgos para la salud de las personas.El sonido se define como la energía resultante de un cuerpo o superficie en vibración, lo cual produce una variación de presión y se transmite en forma de ondas en todas las direcciones hasta cierta distancia.

Características del sonido

• Frecuencia: periodicidad con que se repite una oscilación. Su unidad es el Hz (hertz) o ciclos por segundo. Las frecuencias agudas o más altas son más perjudiciales que las graves. El campo audible humano varía entre los 20 Hz y 16 KHz, las mas audibles e encuentran entre 1KHz y 5KHz.

• Intensidad: es una unidad de presión sonora con la que se pueden clasificar los sonidos en fuertes o débiles. Su unidad de medida es el decibelio (dB)

Representación de las Ondas de Sonido

REPRESENTACIÓN DE UN SONIDOAGUDO (ALTA FRECUENCIA)

COMPRESORSIRENA

REPRESENTACIÓN DE UN SONIDOGRAVE (BAJA FRECUENCIA)

Oído

MartilloCaracol

Nervio Auditivo

Órgano de CortiTrompa de Eustaquio

Conducto Auditivo

PabellónAuditivo

OIDO EXTERNO

OIDO MEDIO

OIDO INTERNO

Yunque

Tímpano

Estribo

Radiaciones

Las hay de dos tipos:• Radiaciones

ionizantes• Radiaciones no-

ionizantes.

Radiaciones IonizantesSon un conjunto de ondas electromagnéticas que se caracterizan por su capacidad de arrancar electrones de las órbitas de los átomos sobre los que inciden.Cuanto mayor sea la energía o intensidad de la radiación, mayor será el número de electrones que desplaza, y por lo tanto, mayor daño causará a las células del organismo.Las radiaciones ionizantes pueden producir daños inmediatos a más largo plazo (cáncer y efectos genéticos en futuras generaciones).En el ambiente industrial son de importancia las siguientes radiaciones: rayos X, alfa, beta, gamma y neutrones.

Radiaciones Ionizantes

Radiaciones no-ionizantes

Los daños que pueden causar al organismo son:• aumento de la temperatura corporal,• quemaduras,• efectos sobre diversos órganos como el ojo, sistema

digestivo, glándulas internas,• alteraciones del sistema nervioso central y del ritmo

cardiaco.

Son un conjunto de ondas electromagnéticas incapaces de causar fenómenos de ionización (desplazamiento de los electrones de las órbitas de los átomos).Dentro de este grupo se encuentran las microondas, infrarrojos, ultravioletas, láser.

Radiaciones ElectromagnéticasRAYOS CÓSMICOS

RAYOS GAMMA γ

RAYOS X

ULTRAVIOLETAS

VISIBLE

MICROONDAS

ONDAS DE RADIO

INFRARROJO

BA

JAS

FRE

CU

EN

CIA

SM

ED

IAS

FRE

CU

EN

CIA

SA

LT

AS

FRE

CU

EN

CIA

S

RADARF.M.T.V.

IONIZANTES

NO IONIZANTES

Las vibraciones

Una vibración se puede definir como la oscilación de partículas alrededor de un punto en un medio físico cualquiera (aire, agua, etc.).Los efectos de cualquier vibración deben entenderse como consecuencia de una transferencia de energía al cuerpo humano que actúa como receptor de energía mecánica.

Clasificación de las vibraciones según los efectos que tienen

sobre el organismo

• Vibraciones de muy baja frecuencia, inferiores a 2 Hz.

• Vibraciones de baja frecuencia, de 2 a 20 Hz.• Vibraciones de alta frecuencia, de 20 a 1.000 Hz.

Vibraciones de muy baja y baja frecuencia

Las vibraciones de muy baja frecuencia hacen sentir su efecto en el aparato vestibular del oído, la de baja frecuencia afectan al sistema nervioso.Este tipo de vibraciones están presentes en máquinas en movimiento, por ejemplo autobuses, aviones.Su efecto se puede ver incrementado según el tipo de actividad, por ejemplo, leer en un coche en marcha.

Vibraciones de alta frecuencia

Las vibraciones de alta frecuencia entran en la gama de las frecuencias audibles para el oído humano, y pueden provocar lesiones duraderas.

Aquí se encuentran las frecuencias de la mayor parte de herramientas vibrantes.

Vibraciones

BAJAS FRECUENCIAS

• Efecto en oído interno• Retardo en tiempos de

reacción

• Problemas en las articulaciones

• Problemas vasomotores• Problemas en brazos y

piernas

ALTAS FRECUENCIAS

Condiciones termohigrométricas

La temperatura del cuerpo humano debe mantenerse dentro de ciertos límites.

El organismo dispone de mecanismos de autorregulación térmica.

Temperaturas bajas (I)

Cuando el calor cedido al medio ambiente es superior al calor recibido o producido por el metabolismo del cuerpo y el del trabajo, el organismo tiende a enfriarse.Para evitar esta hipotermia (descenso de la temperatura del cuerpo), el cuerpo pone en marcha diversos mecanismos:

• disminución de la circulación sanguínea, • cierre de las glándulas del sudor, • tiritera, • transformación de las grasas almacenadas.

Temperaturas bajas (II)

Las consecuencias de la hipotermia son:• malestar general,• disminución de la destreza manual,• congelación de los miembros,• la muerte se produce, cuando la temperatura interior del

cuerpo es inferior a 28ºC, por fallo cardiaco.

Temperaturas altas (I)

Cuando el calor cedido por el organismo al medio ambiente es inferior al calor recibido o producido por el metabolismo total (el cuerpo + el del trabajo), el organismo tiende a aumentar su temperatura.Para evitar esta hipertermia (aumento de la temperatura del cuerpo), se pone en marcha diversos mecanismos:• aumento de la circulación sanguínea, • apertura de las glándulas del sudoríparas, • vasodilatación sanguínea.

Temperaturas altas (II)

Las consecuencias de la hipertermia son:• fatiga,• agotamiento,• calambres• y golpe de calor, en el cual se produce un cese brusco

en la sudoración y la temperatura del cuerpo aumenta rápidamente, si no se efectúa un tratamiento rápido y adecuado para rebajarla puede producirse la muerte.

Agentes biológicosAgentes biológicos

Agentes biológicosAgentes biológicosCARACTERÍSTICASCARACTERÍSTICAS

• Los agentes biológicos son seres vivos microscópicos de naturaleza diversa (bacterias, virus, hongos y parásitos) que pueden estar presentes en el ambiente, siendo capaces de producir efectos adversos (procesos infecciosos, tóxicos o alérgicos) para la salud de la población.


• Microorganismos.• Efectos negativos en la

salud de las personas.• Efectos negativos en los

productos y procesos.• No son percibidos por el

hombre, sino por sus efectos.


• Tamaño 10 nanómetros a 10 micrómetros.

• Omnipresentes en la naturaleza.

• Adaptación al ambiente.

• Resistencia adquirida.E l ió


• Aeróbicos y anaeróbicos

• Adaptación al ambiente.

• Resistentes al frío.• Reproducción rápida• Pueden quedar

suspendidos en el aire.

Agentes biológicosAgentes biológicosCLASIFICACIÓNCLASIFICACIÓN

• BACTERIAS.• HONGOS.• RICKETTSIAS.• VIRUS.• GUSANOS Y

PARÁSITOS.

Agentes biológicosAgentes biológicos

A nivel industrial este tipo de riesgo se presenta en aquellas actividades industriales que manipulan animales o vegetales y sus derivados (hospitales, laboratorios farmacéuticos, agricultura, ganadería, tratamiento de pieles, ...)

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