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7/18/2019 contaminacinenlaatmsfera.ppt

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Fuentes de contaminacin

Naturales Antropognicas


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Fuentes de contaminacin natural

Se deben a procesos geolgicos, biolgicos, de la hidrosfera o atmosfricos.

Geolgicos: Erupciones volcnicas (SO2, CO2,H2S, cenizas.)

Emisiones de gases del suelo CH4, NO,


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Biolgicos:

Respiracin seres vivos

FermentacionesIncendios forestalesPolinizacin vegetal


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Atmosfricas:Descargas elctricas en las

tormentas que liberanxidos de nitrgeno

Hidrosfera:Liberacin de gases en los

ocanos CO, CO2, CH4


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Contaminantes Naturales del Aire

Fuente ContaminantesVolcanes xidos de azufre, partculas

Fuegos forestales Monxido de carbono, dixido de

carbono,

xidos de nitrgeno, partculasVendavales Polvo

Plantas (vivas) Hidrocarburos, polen

Plantas (en

descomposicin)

Metano, sulfuro de hidrgeno

Suelo Virus, polvo

Mar Partculas de sal


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Fuentes artificiales o antropognicas

ACTIVIDADESHUMANAS

Quema decombustibles

fsiles

Industria

Centrales trmicas

Transporte

Siderometalurgia

uso domstico

Actividadesagrcolas yganaderas

Quema de bosques

Quema de rastrojos

fertilizantes -N2

Ganado - CH4

incineracin de residuos slidos

(N2, CO2, NO, SO3, dioxinas


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Incineracin de residuos Siderurgia

Trfico

Quema de rastrojos

Refineras de petrleo

Agricultura y ganadera


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Focos de emisin

Contaminante Antropognicos%

Naturales%

Aerosoles 11.3 88.7

SOx 42.9 57.1

CO 9.4 90.6

NO 11.3 88.7

HC 15.5 84.5


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Procesos industriales

Focos fijos

Industriales

Instalaciones fijas de combustin

Domsticos Instalaciones de calefaccin

Focos mviles

Vehculos automviles

Aeronaves

Buques

Focos compuestosAglomeraciones industriales

reas urbanas


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El conjunto de contaminantes generados en estos procesos tiene menorvolumen que los contaminantes naturales, pero los efectos producidos son

perores en el caso de los contaminantes artificiales debido a su mayorreactividad.

El tiempo que un contaminante permanece en la atmosfera se llamatiempo de residencia y depende del tipo de contaminante y de las

condiciones atmosfricas (lluvia, viento, inversiones trmicas)

Tiempo deresidencia

Gases: Depende de su capacidad reactiva

Partculas: Depende de su tamao

Unidadesde medida

Gases: ppm, ppb, cm3/m3

Partculas: g/m3 o mg/m3


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La cantidad mxima de contaminacin est regulada por la legislacin ambiental decada pas, que establece unas concentraciones de referencia por encima de lascuales se considera que existe contaminacin atmosfrica y hay que tomar las

medidas adecuadas.

Contaminante Perodo de referencia Valor lmite Observaciones

Partculas (PM10)

Anual 30 g/m3

24 horas 50 g/m3Se podr sobrepasar 25 das

al ao

Dixido de azufre

1 hora 350 g/m3Se podr sobrepasar 24

horas al ao.

24 horas 125 g/m3Se podr sobrepasar 3 das al

ao

Dixido de nitrgeno1 hora 200 g/m3

Se podr sobrepasar 8 horas

al ao

Anual 40 g/m3

Plomo Anual 0.5 g/m3


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Red de estaciones devigilancia de la calidaddel aire en Madrid
http://www.mambiente.munimadrid.es/opencms/opencms/calaire/red/indice/descripcion.htmlhttp://www.mambiente.munimadrid.es/opencms/opencms/calaire/red/indice/descripcion.htmlhttp://www.mambiente.munimadrid.es/opencms/opencms/calaire/red/indice/descripcion.htmlhttp://www.mambiente.munimadrid.es/opencms/opencms/calaire/red/indice/descripcion.html


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Tipos de contaminantes

Inocuos

NocivosSegn la Toxicidad del contaminante:

Son los contaminantes primariosmas la radiacin solar o el vapor

de aguaSecundarios

Primarios

Segn la Procedenciadel contaminante:


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Contaminantes primarios

Proceden directamente de la fuente de emisin y se encuentran tal ycomo fueron emitidos.

Sus fuentes son perfectamente identificables y en conjunto supone el 90%de los contaminantes del aire.

Su naturaleza fsica y sucomposicin qumica es muyvariada.Se pueden agrupar por supeculiaridad ms caracterstica:

Estado fsico: partculas, metalesElemento qumico comn: casode los contaminantes gaseosos.


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Entre los contaminantes atmosfricos ms frecuentes que causanalteraciones en la atmsfera se encuentran:

Aerosoles (en los que se incluyen las partculas sedimentablesy en suspensin y los humos).

xidos de azufre, SOx. Monxido de carbono, CO. xidos de nitrgeno, NOx. Hidrocarburos, Hn Cm. Ozono, O3. Anhdrido carbnico, CO2.


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Adems de estas sustancias, en la atmsfera se encuentran unaserie de contaminantes que se presentan ms raramente, peroque pueden producir efectos negativos sobre determinadas zonaspor ser su emisin a la atmsfera muy localizada. Entre otros, seencuentra como ms significativos los siguientes:

Otros derivados del azufre.

Halgenos y sus derivados. Arsnico y sus derivados. Componentes orgnicos. Partculas de metales pesados y ligeros, como el plomo,

mercurio, cobre, zinc. Partculas de sustancias minerales, como el amianto y losasbestos.

Sustancias radiactivas.


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Dada su presencia natural en la atmsfera y su falta detoxicidad, no deberamos considerarlo una sustanciaque contamina, pero se dan dos circunstancias que lo hacenun contaminante de gran importancia en la actualidad:

1. Es un gas que retiene rayos infrarrojos y produce el efectoinvernadero.

2. Su concentracin est aumentando en los ltimos decenios por laquema de los combustibles fsiles y de grandes extensiones debosques

CO2
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Carbon-dioxide-3D-vdW.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Carbon-dioxide-2D-dimensions.png


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Alrededor del 90% del que existe en la atmsfera se forma demanera natural, en la oxidacin de metano (CH4) por reaccionesfotoqumicas. Se va eliminando por su oxidacin a CO2.

La actividad humana lo genera en grandes cantidades siendo,despus del CO2, el contaminante emitido en mayor cantidad ala atmsfera por causas no naturales. Procede, principalmente,

de la combustin incompleta de la gasolina y el gasoil en losmotores de los vehculos.

CO
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SOx

SO2

Incluyen el dixido de azufre (SO2) y eltrixido de azufre (SO3).

Su vida media en la atmsfera es corta, de unos 2 a 4das. Casi la mitad vuelve a depositarse en lasuperficie hmedo o seco y el resto se convierte eniones sulfato (SO

4

2-).
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Sulfur-dioxide-2D.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Sulfur-dioxide-3D-vdW.png


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NOx (conjunto de NO y NO2)

Muy importante en la formacin del smog fotoqumico, delnitrato de peroxiacetilo (PAN) e influye en las reacciones deformacin y destruccin del ozono, tanto troposfrico como

estratosfrico, as como en el fenmeno de la lluvia cida. En concentraciones altas produce daos a la salud y a las plantas

y corroe tejidos y materiales diversos.

Las actividades humanas que los producen son, principalmente,las combustiones realizadas a altas temperaturas.

Ms de la mitad de los gases de este grupo emitidos en Espaaproceden del transporte.

Oxidos de nitrgeno NOx
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Nitrogen-dioxide-3D-vdW.png


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xido nitroso (N2

O)

En la troposfera es inerte y su vida media es de unos 170 aos. Vadesapareciendo en la estratosfera en reacciones fotoqumicas

que pueden tener influencia en la destruccin de la capa deozono. Tambin tiene efecto invernadero.

Procede fundamentalmente de emisiones naturales (procesos

microbiolgicos en el suelo y en los ocanos) y menos deactividades agrcolas y ganaderas (alrededor del 10% del total).

Oxidos de nitrgeno NOx
http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Nitrogen-dioxide-3D-vdW.png


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Es un contaminante primario que se forma de manera

natural. La ganadera intensiva tambin genera cantidades

importantes de este gas.

Desaparece de la atmsfera a consecuencia de la reaccin

con los radicales OH formando, entre otros compuestos,ozono. Su vida media en la troposfera es de entre 5 y 10 aos.

Contribuye al efecto invernadero.

Metano (CH4)


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Otros hidrocarburos

En la atmsfera estn presentes muchos otros

hidrocarburos, principalmente procedentes de fenmenosnaturales, pero tambin originados por actividadeshumanas, sobre todo las relacionadas con la extraccin, elrefino y el uso del petrleo y sus derivados.

Sus efectos sobre la salud son variables. Algunos no pareceque causen ningn dao, pero otros afectan al sistemarespiratorio y podran causar cncer p. ej. benceno.

Intervienen de forma importante en las reacciones queoriginan el "smog" fotoqumico.


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Molculas orgnicas formadas por tomos de Cl y F unidos a

C. Son los tambin llamados freones. Se han utilizadomucho en los "sprays", frigorficos, etc. Son los principalesresponsables de la destruccin de la capa de ozono.

Clorofluorocarburos CFCs


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En la atmsfera permanecen suspendidas substancias muy distintas comopartculas de polvo, polen, holln (carbn), metales (plomo, cadmio)

Partculas y aerosoles

Se suele usar la palabra aerosol para referirse a los materiales

muy pequeos, slidos o lquidos.

Partculas se suele llamar a los slidos que forman parte delaerosol.

Se suele llamar polvo a la materia slida de tamao un pocomayor (de 20 micras o ms).


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Contaminantes secundarios

No provienen directamente de losfocos emisores y poseen un gran

poder oxidante.

Son los responsables de lacontaminacin fotoqumica.

Se generan a partir de los primarios al reaccionar entre s o con la radiacinsolar o el vapor de agua.


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Es el ozono que se encuentra en la troposfera, junto a la superficie de la

Tierra. Se forma por reacciones inducidas por la luz solar en las que participan,

principalmente, los xidos de nitrgeno y los hidrocarburos presentes en elaire (COV).

Es el componente ms daino del smog fotoqumico y causa daos

importantes a la salud, cuando est en concentraciones altas, y frena elcrecimiento de las plantas y los rboles.

Ozono troposfrico


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Formacin del ozono troposfrico


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En Espaa, como en otros pases mediterrneos, durante el verano se dancondiciones meteorolgicas favorables para la formacin de ozono: altastemperaturas, cielos despejados, elevada insolacin y vientos bajos,
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8e/Dibenzo-p-dioxin-numbering-2D-skeletal.png


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Las dioxinas son compuestos qumicos obtenidos a partir de procesos decombustin que implican al cloro. El trmino se aplica indistintamente alas policlorodibenzofuranos (PCDF) y las policlorodibenzodioxinas (PCDD).

Son estables qumicamente, poco biodegradables y muy solubles en lasgrasas, tendiendo a acumularse en suelos, sedimentos y tejidosorgnicos, pudiendo penetrar en la cadena alimentaria. Posible efectocancergeno.

Las dioxinas y los furanos se producen principalmente de dos maneras:

1. En el proceso de fabricacin de algunos pesticidas, conservantes,

desinfectantes o componentes del papel;2. Cuando se queman a bajas temperaturas materiales como algunos

productos qumicos, gasolina con plomo, plstico, papel o madera.

Dioxinas
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8e/Dibenzo-p-dioxin-numbering-2D-skeletal.png


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Las dioxinas son fundamentalmente subproductos de procesosindustriales, pero tambin pueden producirse en procesos naturales

como las erupciones volcnicas y los incendios forestales.

Las dioxinas son subproductos no deseados de numerososprocesos de fabricacin como la fundicin, el blanqueo de la pastade papel con cloro o la fabricacin de algunos herbicidas yplaguicidas.

En cuanto a la liberacin de dioxinas al medio ambiente, laincineracin descontrolada de desechos (slidos y hospitalarios)suele ser la causa ms grave, dado que la combustin esincompleta.


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Dispersin de los contaminantes

Hay que distinguir:

EMISIN: Cantidad de contaminantes que vierte un foco emisor en un periodo detiempo determinado. Se mide a la salida del foco emisor.

INMISIN: Cantidad de contaminantes presentes en una atmosfera determinada,

una vez transportados, difundidos, y mezclados en ella y a la que estn expuestoslos seres vivos y los materiales que se encuentran bajo su influencia

Emisiones

Inmisiones


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1. La mayor parte de loscontaminantes se difunden en laparte baja de la troposfera, dondeinteractan entre s y con losdems compuestos presentes,antes de su deposicin.

2. Otros ascienden a alturasconsiderables y son transportadoshasta lugares muy alejados delfoco emisor.

3. Un tercer grupo, ms reducido,puede llegar a traspasar latropopausa e introducirse en laestratosfera.

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Mezcla decontaminantes

Procesos qumicos yfotoqumicos

Deposicin

Los contaminantes que se difunden en la parte baja de la troposfera presentan unciclo de emisin-deposicin que se puede resumir en tres etapas:


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Etapas de la dispersin de los contaminantes

1. Mezcla de contaminantes. Una vez emitidos los compuestos qumicos(contaminantes primarios), se mezclan en los primeros kilmetros de latroposfera, donde se desplazan libremente, se incorporacin a las masascirculantes de aire y se distribuyen de forma homognea, lo que favorece lastransformaciones qumicas.

2. Procesos qumicos y fotoqumicos. En estos procesos participan los con-taminantes que pueden generar nuevos compuestos (contaminantessecundarios), cuyas propiedades son, por lo general, muy diferentes de las desus precursores.

3. Deposicin. Los contaminantes, transformados o no, retornan a la superficie

terrestre, donde se incorporan a los ocanos y al suelo.


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En general, se considera que en las reas continentales se encuentranlos focos emisores, mientras que los ocanos, por su extensin, son losprincipales depsitos de retorno.

Este retorno sucede por:

Deposicin hmeda: los contaminantes retornan a travs de la lluvia,la nieve la niebla o el roco

Deposicin seca: Tiene lugar en menor medida y es debida a

fenmenos gravitacionales y de adsorcin.



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Grfico de la deposicin secade polvo procedente del Sahara

Deposicin hmeda

del polvo por lasprecipitaciones


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TransporteIndustrias

Medio Urbano

EmisinMezcla

Transporte

Sol Vaporde agua

Transformacin

Deposicin

Seca Hmeda

Inmisin



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Si los niveles de inmisin no son los adecuados, disminuye la calidad delaire y se originan efectos negativos en los receptores:

Seres humanos

Animales

Vegetales

Hongos

Estos niveles de inmisin van a depender de una serie de factores:

Condiciones meteorolgicas y climticas

Caractersticas geogrficas y topogrficas

Caractersticas de las emisiones


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Condicionesmeteorolgicas

Estratificacindel aire

Inversiones

Trmicas

De subsidencia

AdventiciasVientos

Humedadrelativa del aire

Precipitaciones

Insolacin

C di i t l i li ti


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Estratificacin del aire.

Temperatura C

Altitud

(m)

GVT

GAS

Temperatura C

Altitud

(m)

GVT

GAS

Temperatura C

Altitud

(m) GVT

GAS

GVT < GAS GVT > GAS GVT = GAS

Estable Inestable Indiferente

La T del aire contaminadoes inferior a la del aire quele rodea. Es ms densa, nopuede subir e incluso baja

La T del aire contaminado essuperior a la del aire que le rodea.Se favorecen los movimientosverticales y la dispersin de los

contaminantes

Las T son similares y suvariacin con la altura es lamisma. No se favoreceningn movimiento


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Inversiones

Son situaciones en las que se impide la circulacin vertical del airey por lo tanto los contaminantes se acumulan en las capasinferiores de la atmsfera.

Inversiones trmicas Inversiones de subsidencia Inversiones adventicias

C di i t l i li ti


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Inversiones trmicas

Normalmente, el aire caliente de la superficie terrestre asciende y el aire dela parte superior de la atmsfera (ms fro) cae, con lo cual se crea unacirculacin natural que dispersa los contaminantes superficiales del aire.Una inversin ocurre cuando las capas de aire de la atmsfera inferior sonms fras que las superiores. La circulacin natural sufre una interrupcin y

tanto el aire superficial acumulado como los contaminantes del aire seconcentran alrededor de sus fuentes


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El humo de las calefacciones o chimeneas no puede ascender debido a lainversin trmica


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Inversiones de subsidencia

La inversin por subsidencia generalmente est asociada con los anticiclones.El aire de un anticicln desciende y fluye hacia afuera con una rotacin que

sigue la direccin de las agujas del reloj. A medida que el aire desciende, lamayor presin existente en altitudes menores lo comprime y calienta en elgradiente vertical adiabtico seco.


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Inversiones de subsidencia

Los das despejados y sin nubes

caractersticos de los anticiclonespropician las inversiones porradiacin, de modo que se puedeproducir una inversin superficialdurante la noche y una elevadadurante el da. Si bien la capa demezcla que se encuentra debajode la inversin puede variardiariamente, nunca ser muyprofunda.

Durante el da, la capa de inversin resultante de este proceso con

frecuencia se eleva a cientos de metros sobre la superficie.Durante la noche, la base de una inversin por subsidencia desciendedebido al enfriamiento del aire superficial.


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Aire descendente que no permite eliminar la contaminacin


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Inversiones adventicias o frontales

Inversin relacionada tanto con los frentes fros como con los clidos. En el avance de cadafrente, el aire clido desplaza al fro, de modo que se produce una circulacin vertical mnima

en la capa de aire fro ms cercana a la superficie .

La fuerza de la inversin depende dela diferencia de temperatura entrelas dos masas de aire.

Como los frentes se muevenhorizontalmente, los efectos de lainversin generalmente duran pocoy la falta de movimiento verticalsuele compensarse con los vientosrelacionados con el paso frontal.

Sin embargo, cuando los frentes sevuelven estacionarios, lascondiciones de inversin puedenprolongarse.


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Vientos

Tienen una gran importancia en la dispersin de loscontaminantes en funcin de sus caractersticas:

Direccin Velocidad

Turbulencias

El viento aleja los contaminantes

de la zona de emisin

Viento


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Humedad relativa del aire

La humedad favorece la acumulacin de contaminantes, y en ocasiones,

compuestos como SO2, SO3, NO2, pueden reaccionar y formar cidoscorrosivos: Pueden formar LLUVIAS CIDAS.


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Precipitaciones

Tienen un efecto de lavado,arrastrando contaminantes hacia elsuelo. Tambin pueden ayudar adisolver algunos gases

Insolacin

Favorece la formacin de contaminantes secundarios mediantereacciones de oxidacin fotoqumica


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Factores topogrficos y geogrficos

La topografa influye mucho sobre los movimientos atmosfricos y por lotanto en la dispersin de los contaminantes.

a) Zonas costeras

b) Valles fluviales y laderas

c) Zonas urbanas

d) Presencia de masas vegetales


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Zonas costeras

Se originan brisas durante elda (A) que transportan loscontaminantes tierra adentroy por la noche (B) sucede alrevs.

Por otra parte, el aire estcargado de la humedad delmar y puede favorecer laacumulacin decontaminantes


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Zonas de valles fluviales y laderas

Se generan brisas de valle y montaa.

Durante el da se calientan las laderas y se generan corrientes ascendentes,mientras que en el fondo del valle queda el aire fro y contaminado

Durante la noche el aire fro desciende por las laderas, y se acumula en elfondo del valle, llegando a la misma situacin anterior.

Adems las propias laderas dificultan el movimiento del aire y por lo tanto ladispersin de los contaminantes


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Zonas urbanas

Los edificios frenan los movimientos del aire y crean turbulencias. Las propias

actividades urbanas (industria, trfico, calefacciones,) generan calor y secrea un microclima denominado isla de calor. En la periferia de la ciudad, latemperatura es ms fra.

Este fenmeno favorece la formacin de brisas urbanas debido al ascenso delaire en el centro de la ciudad, cuyo hueco es ocupado por el aire froprocedente de la periferia.

Se dificulta la dispersin de los contaminantes, formando las cpulas decontaminacin, que se ven incrementadas en situaciones anticiclnicas y quepueden ser dispersadas por efecto de las lluvias y los vientos.

Los contaminantes, por otra parte pueden actuar como nucleos de

condensacin y la formacin de tormentas, ms frecuentes que en losalrededores de la ciudad.


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Efecto del ro en la isla de calor urbana


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Boina de contaminacin en las ciudades

Movimiento del aire en una isla de calor


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Qu hace que las ciudades sean ms calientes?

Hay muchos factores que pueden influenciar el efecto isla de calorurbano. Los cambios que se realizan en la superficie de la tierra enzonas urbanas tienen un gran impacto en este sentido.

1. Por ejemplo, muchas ciudades tienen menos rboles que laszonas rurales circundantes. Los rboles sombrean la tierra,evitando que la radiacin del Sol sea absorbida. Sin ellos, la

superficie de la tierra se calienta.2. Los tejados y el pavimento oscuro tambin absorben ms

radiacin.3. Los automviles, que emiten calor de sus motores y escapes,

tambin contribuyen al efecto de la isla de calor.

4. Una menor cantidad de plantas tambin significa que habr menosevapotranspiracin, que es un proceso que refresca al aire.

5. Las calefacciones y electrodomsticos y urbanos contribuyen alcalentamiento ambiental.

Soluciones propuestas frente a las islas de calor


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Soluciones propuestas frente a las islas de calor

Hoy, muchas ciudades estn haciendo un esfuerzo para combatir el efecto islade calor urbana.

1. Estn utilizando materiales blancos o reflectivos para los techos y caminos.

2. Se estn plantando rboles a lo largo de las calles de las ciudades.

3. En muchas reas se estn instalando azoteas verdes, es decir, plantas

vivas en los tejados.


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Presencia de masas vegetales

Frenan la velocidad del viento y facilitan la deposicin de los

contaminantes, que quedan retenidos en las hojas.

Adems la vegetacin absorbe CO2 (acta como sumidero)

Un kilmetro cuadrado de bosque genera unas 1.000 toneladas deoxgeno anuales, requiriendo el doble de superficie una plantacin de

csped. Tambin son fijados por la vegetacin los xidos de azufre,oxigenndose el SO2, dando lugar a sulfatos. El plomo se acumulasin transformarse en las plantas, eliminndolo de la atmsfera.Adems acumulan entre las hojas, polvo y partculas en suspensingracias a fenmenos electrostticos y a la presencia de aceites.


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Caractersticas de lasemisiones

Naturaleza delos

contaminantes

Gases Partculas

TemperaturaVelocidad de

emisinAltura de la

emisin


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Caractersticas de las emisiones

Depende de la naturaleza de los contaminantes:

Gas Partculas. Se depositan con mayor facilidad

Tambin depende de:

Temperatura de emisin.- Si es mayor que la del aire delmedio, el gas asciende y se dispersa ms fcilmente.

Velocidad de emisin.- Si sale a ms velocidad, puede romper

las capas de inversin Altura del foco emisor. A mayor altura (p. ej. Chimeneas)

mayor probabilidad de atravesar las capas de inversin y mayorfacilidad de dispersin del contaminante.

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