Clase Virtual 1 La Atmosfera y Los Contaminantes

7/22/2019 Clase Virtual 1 La Atmosfera y Los Contaminantes

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ASPECTOS TEORICOSLA ATMOSFERA Y LOS AGENTES

CONTAMINANTES

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FIGAE UNFV

Mag. Victor Terry Calderon


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La Atmsfera

Es una capa gaseosa que envuelve la tierra, de aproximadamente 10,000km de espesor que rodea la litosfera e hidrosfera.

Esta compuesta de gases, y de partculas slidas ylquidas en suspensin atradas por la gravedad terrestre.

En ella se producen todos los fenmenos climticos ymeteorolgicos que afectan al planeta, regula la entrada y salida deenerga de la tierra y es el principal medio de transferencia de calor.

2Mag. Victor Terry Calderon


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LA ATMSFERA:

. Su masa total es de

aproximadamente 5.14x1015

toneladas mtricas, y tiene

aproximadamente 10,000 km de

espesor.

Mas del 99% de su masa total se

encuentra dentro de

aproximadamente los primeros

50 km de altitud



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IMPORTANCIADE LA ATMSFERA

Capa protectoraFuente de dixido de carbono y

oxgeno

Fuente de nitrgeno

Transporta agua

Filtra, absorbe y re-absorve la

radiacin electromagntica del sol



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COMPONENTES FORMULA QUIM. VOLUMEN %

Nitrgeno N2 78.08

Oxgeno O2 20.95

Argn Ar 0.93

Dixido de Carbono CO2 350 ppmv

Nen Ne 18.2 ppmvHelio He 5.24 ppmv

Metano CH4 2 ppmv

Criptn Kr 1.1 ppmv

Hidrgeno H2 0.5 ppmvOxido Nitroso N2O 0.3 ppmv

Xenon Xe 0.08 ppmv

Monoxido de Carbono CO 0.050.2 ppmv

Ozono O3 0.020.03 ppmv

COMPOSICIN MEDIA DE LA ATMSFERA SECA PORDEBAJO DE LOS 80 Km



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GASES %MOLAR PM PESOOxigeno 21%Nitrogeno 79%1 mol-kg

Peso molecular promedio del aire:Se considera al aire compuesto de 21% deO2y 79% de N2determinar el peso de 1

mol-kg


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1,000 ATM33,91 pies3agua14,7 psia29,92 pulgadas de Hg760 mm Hg1,013 x 105 Pa Newton/m2(N/m2)

101,3 kPa1,013 bar

Unidades de la Presin (1 ATM)


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SI 273,15 K 101,325 kPa 22,41 m3/ mol-kg

CIENTFICO 0,0 C60 F

760,00mmHg14,7 psi

22,41 litro/mol-g359,4 ft3/mol-lb

Gas nat. (15 C) (1 atm)

Condiciones estndar para los

gases ideales


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1,987 cal/mol-g K

1,987 BTU /mol-lb R

10,73 psia ft3/ mol-lb R

8,314 kPa.m3/mol-kg K

82,06 atm cm3/molg K

0,08206 atm litro / mol-g K

21,9 inch Hg ft3/mol-lb R

0,7302 atm ft3/ mol-lb R


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ESTRATOS DE LA ATMOSFERA:

La atmosfera se estratifica de acuerdo con la relacin temperatura-densidad,

como resultado de las interacciones entre los procesos fsicos y fotoqumicos en

el aire



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La ESTRATOFERA, que contiene la capa deozono, que absorbe las radiaciones nocivas decorta longitud de Onda procedente del espacio

exterior, permitiendo asi la existencia, deformas de vida avanzadas en la Tierra. Se

Extiende hasta los 50 km.

La TROPOSFERA es la primera capa. Tiene unespesor mnimo en los polos de 8 km y mximoen el ecuador de 17 km. En ella ocurren los

fenmenos meteorolgicos afectan a losecosistemas.

La TROPOSFERA representa el 80% de la masatotal de la atmosfera. Las nubes tipo cirro

pueden alcanzar una altitud superior a los 10

km.Se le conoce tambin como baja atmosfera.

Los gases ya no guardan la proporcin de lacapa inferior, se le conoce tambin comoTERMOSFERA, ya que en ella se alcanzalos 1600C. La densidad del aire es muy

prxima al vaco. Denominada tambin altaatmosfera.

LA MESOSFERA Capa situada sobre laestratosfera, entre los 50-100 km. en ella latemperatura vuelve a descender hasta

alcanzar en los 80 km los 100 C. Junto a laEstratsfera se les conoce tambin

como media atmosfera.

Mag. Victor Terry Calderon


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TROPOSFERA

Capa mas baja (10-16 km).La composicin de los gases permanentesgeneralmente homognea.Temperatura decrece con altitud (-56 C)Existe una mezcla constante de las masasde aire



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ESTRATOSFERA:

Se extiende hasta unos 50km a partir de latropopausa.

La temperatura aumentacon la altura debido a losproceso de absorcin deradiacin UV por la ricacapa de ozono (20-50 km)

La temperatura llega a unvalor mximo (-2 C)comparable a latemperatura terestre.



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MESOSFERA:

A partir de la estratopausa, latemperatura desciende (-90C, 80 km)debido a la usencia de especiesabsorbentes de radiacin

La velocidad del viento alcanza valores de

hasta 150 m/sRegiones mas altas predominan iones ymolculas



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TERMOSFERA:

Se extiende hasta los lmitesexteriores lejanos (500 km).

La temperatura seincrementa (1,200 C)

Ocurre la disociacin eionizacin de las molculasconstituyentes del aire

Predomina la difusin frentela mezcla

El O2se encuentra en formaatmica (200 km) y es elprincipal constituyente



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Variacin trmica durante un da soleado

Durante la noche, la prdida de calor del suelo por radiacin terrestre enfra

tambin el aire en contacto con el y origina una inversin trmica.

Al amanecer la situacin cambia. El suelo se calienta Por la radiacin solar,

el calor es transmitido por conduccin trmica a las capas de aire inmediatasy la inversin empieza a desaparecer. A lo largo de la maana y principios de

la tarde el descenso de la temperatura con la altitud es muy rpido.



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QUE ES CONTAMINACION DEL AIRE?

Cuando una sustancia que se libera alambiente genera compuestos o sustanciasderivadas que alcanzan concentraciones

elevadas y con un tiempo de permanenciaen el aire capaz de provocar un efectonocivo en la salud y bienestar de las

personas, en los animales y en los recursosnaturales.



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ENFOQUE SISTEMICO

Se puede establecer la interaccin de trescomponentes

FUENTESEMISORAS

ATMOSFERA EFECTOS

NaturalesAntrpicas

TransporteDifusin

Acumulacin

PoblacinNaturaleza

Clima global



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QUE ES EMISIONES EINMISIONES Emisiones

Se entiende por emisin a latotalidad de sustancias que

pasan a la atmsfera despusde dejar la fuente.

Por ejemplo:

Las emanaciones gaseosas de

distintas industrias, los humosevacuados de los procesos de

produccin de energa, etc.

InmisionesSe entiende por inmisin a laconcentracin decontaminantes a nivel del

suelo, de modo temporal opermanente.

Por ejemplo:La cantidad de CO en el aire

de una ciudad pero a nivel delpiso y hasta una altura de 2 m,es un indicador de la calidadambiental



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Industrias, Produccin de energa

Transportes

Agricultura

Industrias de extraccin

Fuentes domesticas

Fuentes naturales,

Principales fuentes emisoras de lacontaminacin del aire



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Fuentes de Contaminacin

TIPOS DE FUENTES EMISORAS

NATURALES ANTROPOGNICAS

Volcanes, incendios forestales,descomposicin de la materiaorgnica en suelos y ocenos

Focos fijos: industriales ydomsticos

Focos mviles: automviles

Focos compuestos: reasurbanas



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INDUSTRIAS Y PRODUCCION DE ENERGIA

Emisiones industriales contaminan

Por la quema de combustibles fsiles (petrleo, carbn, diesel,gasolinas, etc.) para los diversos procesos.

Por la emisin de productos o desechos qumicos voltiles

(cidos, solventes, catalizadores) en los procesosindustriales o almacn.

Por la modificacin de las condiciones ambientales (calor yliberacin de partculas inertes que modifican la

visibilidad y la penetracin de la luz). Se considera que seproducen ms de 70000 compuestos qumicos diferentes(gran de mayora generados por la industria y son

voltiles).



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Las grandes centrales trmicas, alimentadas porfuel oil o carbn, representan los principales focos de

contaminacin atmosfrica Espaa, Francia y otrospas de Europa.

El empleo de energa elica evit la emisin de quince millones de toneladas de dixido de carbono32Mag. Victor Terry Calderon


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Otras industrias que implican combustin: refinera de petrleogeneralmentelocalizadas cerca del mar. Usan el agua para enfriar las chimeneas.



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Las industrias qumicas:

De productos inorgnicos ms

importantes son la de fabricacin del cidosulfrico, la industria del vidrio, la deproduccin de aluminio, cobre, hierro yacero, la de obtencin de amonaco y abonosnitrogenados, entre otras.

De productos orgnicos ms importantesson la industria carboqumica,petroqumica, y como derivadas de stas, lasindustrias de los plsticos y resinassintticas, y las de fabricacin dedetergentes



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Farmacuticas(medicamentos), cosmticos yperfumes.

Nuclear (en desarrollo fuerte en Francia,Japn, China, Rusia,).

Alimentaria (bacterias)

Automvil (metales)

Pinturas (metales y COV)

Madera

Textil

Incineracin (dioxinas)

OTRAS PRINCIPALES INDUSTRIAS(que tienen su polucin bienespecifica):



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TRANSPORTES Los contaminantes se liberan por la quema de combustibles como eldiesel y la gasolina



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Por ejemplo, la antigedad de los vehculos de transporte pblicoy el grado decontaminacin que estos traen, es el mayor problema que tiene Lima. Segn elministerio de transporte y comunicaciones, actualmente se permite la importacin devehculos usados con un mximo de 7 aos de antigedad, y teniendo as que el 65% de

los vehculos importados durante 2006 fueron usados. La falta de requisitos tcnicos yambientales para el transporte, as como la ausencia de revisiones tcnicas en lasunidades desde 1987, han generado un parque automotor altamente contaminante. Sinembargo, la baja calidad de combustibles, que son vendidos genera un problema anmayor.



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AGRICULTURAUna investigacin de la Universidad de Crdobacomprob que la agricultura puede contaminar

el aire tanto como la industria y el trnsitovehicular.

Podra ser un chiste escatolgico, perolamentablemente no lo es: los gases emitidos porlos intestinos de lasvacas son en parte

responsables del efecto invernadero. Cada uno deestos animales,y hay millones de ellos, produce adiario entre 3 y 4 litros de gas metano, lo quecontribuyen con un 5% del total de los gases deefecto invernadero.



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El mismo estudio, revela tambin que losproductos utilizados en el campo no slo

tienen el poder de afectar a los subsistemasterrestre y acutico, sino tambin al aire(polvo, pesticidas, herbicidas,insecticidas).



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Fogata.Excrementos de los animales (cerdos, vacas,

pollos,) que provocan olores nauseabundas.

Uso de maquinas agrcolas pesadas.

Deforestacin, avanza a un ritmo de unos 13millones de hectreas al ao, aunque laprdida neta es de 7,3 millones de hectreas,gracias a la reforestacin o a la expansinnatural de los bosques existentes. Ladeforestacin alcanza sus valores ms elevadosen Amrica del Sur y frica


FUENTES DOMESTICAS


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Directamente a la contaminacin atmosfrica

a travs del uso de sustancias aerosoles (en aspersores de aromatizantes o cosmticos, oen el anticongelante del refrigerador o del sistema de aire acondicionado) que contienenclorofluorocarbonos;

mediante la quema incompleta de gas (calefaccin); la incineracin de basura; o eluso de insecticidas, de pinturas, el humo de tabaco.

De manera indirecta al derrochar energa (luz, calentadores, enfriadores, etc.).

Contaminacin en los hogares, aunque sus proporcionespudieran parecer menores comparadas con las tres fuentesanteriores, los hogares contribuyen:


FUENTES NATURALES


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FUENTE CONTAMINANTEVolcanes Oxido de azufre, partculas.

Incendiosforestales

Monxido de carbono, dixido de carbono, xidos denitrgeno, partculas.

Vendavales PolvoPlantas (vivas) Hidrocarburos, polen

Plantas (en

descomposicin)

Metano, sulfuro de hidrgeno

Suelo (erosin) Virus, polvo

Mar Partculas de sal

FUENTES NATURALES


Clasificacin de contaminantes


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Clasificacin de contaminantes

CONTAMINANTES PRIMARIOS:

Sustancias contaminantes que son vertidas directamentea la atmsfera. Pueden ser gaseosos ( xidos de azufre SOxmonoxido de carbono CO, etc.) o partculas (aerosoles:partculas sedimentables y en suspensin y los humos)



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CONTAMINANTES SECUNDARIOS:No se vierten directamente a la atmsfera desde

los focos emisores, sino que se producen como

consecuencia de las transformaciones y reacciones

qumicas y fotoqumicas que sufren loscontaminantes primarios en la atmsfera.

Ejemplo:

Lluvia cida, rotura de la capa de ozono,

contaminacin fotoqumica.



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LOS AEROSOLES:

Se incluyen: - partculas sedimentarias y en suspensin- humos

El trmino aerosol o partcula se utiliza a veces indistinta-

mente, ya que los aerosoles atmosfricos se definen como:Dispersiones de sustancias slidas o lquidas en el aire

Las propiedades de los aerosoles que ms afectan a losprocesos de contaminacin atmsfrica son:

tamao de las partculas forma composicin qumica

CONTAMINANTES PRIMARIOS



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DENOMINACIN COMPOSICIN

Ncleos de Aitken Partculas con menos de 1 micra de dimetro

Partculas medias

(en suspensin)Partculas con un dimetro comprendido entre 1y 10 micras

Partculas sedimentables Partculas con dimetro superior a 10 micras

PolvosPartculas slidas de origen mineral o materiaslida dispersada por el aire.

Humos industriales

Partculas slidas o lquidas debidas a la

volatilizacin de metales, seguida o no de suoxidacin por el aire o condensacin de vapores.

Humos de combustinHumos debidos a procesos de combustin,constituidos por partculas de carbono y dehidrocarburos no quemados y cenizas volantes.

CLASIFICACIN DE LAS PARTCULAS POR TAMAO Y COMPOSICIN


OXIDOS DE AZUFRE (SO )


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OXIDOS DE AZUFRE (SOx):La combustin de cualquier sustancia con azufre produce:

anhdrido sulfuroso (SO2)anhdrido sulfrico (SO3 ): en menor proporcin (1 o 2% del

anterior).

SO2 : S + O2 SO2

Es un gas incoloro, de olor picante irritante en concentraciones

superiores a 3 ppmEs 2.2 veces ms pesado que el aireGas bastante estable

SO3: 2SO

2+ O

2 2SO

3(reaccin lenta)

Gas incoloro, muy reactivo que condensa fcilmenteEn condiciones normales, no se encuentra en la atmsfera,

ya que reacciona rpidamente con el agua atmosfrica,formando acido sulfrico.


MONOXIDO DE CARBONO (CO)


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MONOXIDO DE CARBONO (CO):Es el contaminante del aire ms abundante en la capa inferior de laatmsfera, sobre todo en el entorno de las grandes ciudades.

Gas incoloro, inodoro e inspidoSu punto de ebullicin es 192 CSu densidad es de 96.5 % de la del aireGas muy ligero no es apreciablemente soluble en agua.Inflamable, arde con llama azul, sin mantener la combustin

El CO se produce de alguno de los siguientes procesosQumicos:

Combustin incompleta del carbono (C)Reaccin a elevada T entre el CO2y materiales con CDisociacin del CO2a altas TOxidacin atmosfrica del metano (CH4) de la materia org.Produccin y degradacin de la clorofila de plantas



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LOS XIDOS DE NITROGENO (NOx):Se conocen ocho (8) xidos de nitrgeno distintos, peroSolo son contaminantes dos de ellos: xido ntrico (NO)Y el dixido de nitrgeno (NO2).

El NO es un gas incoloro y no inflamable, pero inodoro ytxico. Son los ms emitidos en la atmsfera.

El NO2es un gas pardorojizo, no inflamable, txico yse caracteriza por un olor muy asfixiante.

Los xidos de nitrgeno se forman por la oxidacin delnitrgeno atmosfrico durante los procesos de combustin

a temperaturas elevadas. N2 + O2 2 NOPor oxidacin del NO

2 NO + O2 2 NO2



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HIDROCARBUROS (HC):

Sustancias que contienen hidrgeno y carbono.

Los hidrocarburos que contienen de uno a cuatro tomos de carbono son

gases a la T ordinaria y son estos los ms importantes en lo que se

refieren a la contaminacin de la atmsfera, ya que favorecen a la

formacin de las reacciones qumicas.

Incluye: etano, etileno, propano, butanos y pentanos.



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OZONO (O3)

Forma alotrpica del oxgeno.

En condiciones naturales en un gas incoloro de olor

picante caracterstico.

Posee gran poder oxidante y gran tendencia a trans-

formarse en oxgeno.Sus concentraciones se incrementan con la altura.

Su presencia en la parte baja de la atmsfera se debe,

sobre todo, a la accin fotoqumica de las radiaciones

solares, en presencia de NOx y HC.


DIOXIDO DE CARBONO (CO )


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DIOXIDO DE CARBONO (CO2):

Conocido tambin como anhdrido carbnico, es un gas incoloro, inodoro, no

txico, mas denso que el aire.

Se presenta en el aire en concentraciones que oscilan entre 250 y 400 ppm.

En realidad no puede considerarse como contaminante en sentido estricto

ya que no es txico y se halla en atmsferas puras de modo natural. No

obstante por los riesgos que entraa su acumalacin en la atmsfera, comoconsecuencia de las actividades humanas que pudieran dar lugar a una

modificacin del clima de la tierra, se le considera sustancia contaminante.



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OTROS CONTAMINANTES:

Se presentan muy raramente, pero pueden producir

efectos negativos sobre determinadas zonas, por ser

Su emisin a la atmsfera muy localizada.

Derivados del azufre

Compuestos halogenados y sus derivados: cloro, floruro de hidrgeno, cloruro

de hidrgeno y ciertos haluros: destaca la accin txica del fluor y susderivados sobre los vegetales.

Arsnico y sus derivados.

Componentes orgnicos

Partculas de metales pesados y ligeros: plomo, mercurio, cobre, zinc. Metalestxicos (Hg, Pb)


CONTAMINANTES SECUNDARIOS


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CONTAMINANTES SECUNDARIOS

CONTAMINACION FOTOQUMICA:

Se produce por la aparicin en la atmsfera de oxidantes,

originados al reaccionar entre si los xidos de nitrgeno,

los hidrocarburos y el oxgeno en presencia de la

radiacin ultravioleta de los rayos del sol.

El proceso es el siguiente:

Oxidantes a travs del ciclo fotoltico del NO2

NO2 + Radiacin Ultravioleta NO + O

O + O2 O3O3+ NO NO2 + O2



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Formacin de radicales libres activos.

O3+ 3HC 3HCO-

Formacin de productos finales.

HC-3+ HC Aldehdos, ketonas, etc.

HCO2 + NO2 Nitratos de peroxiacilo (PAN)

La mezcla resultante de todas estas sustancias da lugar

a la denominada contaminacin fotoqumica o smogfotoqumico, tipo los Angeles.



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ACIDIFICACIN DEL MEDIO AMBIENTE:

Es la prdida de la capacidad neutralizantedel suelo y del agua, como consecuencia del

retorno a la superficie de la tierra en forma decidos de los xidos de azufre y nitrgenodescargados a la atmsfera.

Conocido tambin como lluvias cidas.



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