GESTIÓN PARA LA CALIDAD

ATMOSFÉRICA

Paulina Saá García – Ing. Civil

Universidad de La Serena

Curso Ing. Ambiental - 2013

UNIVERSIDAD DE LA SERENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DPTO. OBRAS CIVILES

LA ATMÓSFERA

• La atmósfera es esencial para la vida. • Sus alteraciones tienen gran

repercusión en el hombre y otros seres vivos y, en general, en todo el planeta.

• Medio extraordinariamente complejo.

¿ Atmósfera ? es la capa de gas que rodea a un cuerpo celeste que tenga la suficiente masa como para atraer ese gas

La altura de la atmósfera terrestre es de más de 100 KM. Más de la mitad de su masa se concentra en los seis primeros km y el 75% en los primeros 11 km de altura desde la superficie planetaria. La atmósfera terrestre protege la vida de la Tierra, absorbiendo en la capa de ozono, parte de la radiación solar ultravioleta, reduciendo las diferencias de T° (Dia/noche) y actuando como escudo protector contra los meteoritos.

La atmósfera tiene cuatro capas cuyas características son muy diferentes. Debido a la gravedad, la mayor parte de los gases y otros componentes de la atmósfera se acumulan en las capas más bajas.

TERMÓSFERA grosor es de entre 500 y 1.000 km. En ella se reflejan las ondas de radio, se producen las auroras, fenómenos que solo se pueden observar desde zonas cercanas a los polos. MESÓSFERA Aprox. 40 – 30 km de espesor. No contiene ozono ni vapor de agua, sí cúmulos de hielo y polvo. En ella meteoritos se vuelven incandescentes.

Debido a esta absorción, la temperatura aumenta en la parte superior de la estratosfera. La existencia de esta capa es una de las claves de la vida en la Tierra.

ESTRATÓSFERA 30 40 km de espesor. Contiene la capa de ozono. Capacidad de filtrar las radiaciones ultravioleta procedentes del Sol, que son muy perjudiciales para los seres vivos

TROPÓSFERA Contacta con la superficie del planeta. Espesor de aprox. 14 km, pero contiene un 80 % del total de los gases atmosféricos y casi todo el vapor de agua. En esta capa se producen los fenómenos meteorológicos. La temperatura desciende con la altitud, del orden de 0,65 ºC por cada 100 m de altura.

COMPONENTES PORCENTAJE (%)

Nitrógeno

Oxígeno

Argón

Anhídrido

Carbónico

Neón

Helio

Kriptón

N2

O2

Ar

CO2

Ne

He

Kr

78.1

21.0

0.93

0.03

0.0018

0.00053

0.0001

COMPOSICIÓN QUÍMICA ATMÓSFERA

AIRE

• Mezcla de gases que constituye la atmósfera terrestre • Permanece alrededor del planeta por la gravedad • Esencial para la vida en el planeta. • Particularmente delicado, fino, etéreo y -si está limpio-

transparente en distancias cortas y medias. • En proporciones ligeramente variables, está compuesto

por nitrógeno (78%), oxígeno (21%), vapor de agua (0-7%), ozono, dióxido de carbono, hidrógeno y gases nobles como criptón y argón; es decir, 1% de otras sustancias.

COMPOSICIÓN DEL AIRE

Las porciones más importantes para análisis de la contaminación atmosférica son las dos capas cercanas a la Tierra: TROPÓSFERA Y ESTRATÓSFERA. El aire de la Tropósfera interviene en la respiración

CONTAMINACION AMBIENTAL Presencia en el ambiente de cualquier agente (físico, químico o biológico) o bien de una combinación de varios agentes en lugares, formas y concentraciones tales que sean o puedan ser nocivos para la salud, la seguridad o para el bienestar de la población, o bien, que puedan ser perjudiciales para la vida vegetal o animal, o impidan el uso normal de las propiedades y lugares de recreación y goce de los mismos.

Toda sustancia, o forma de energía ajena a la composición de la atmósfera que

pasa a ella y permanece allí durante un tiempo.

En esta categoría también se incluye todas aquellas sustancias que conforman la atmósfera pero que se presentan en

concentraciones superiores a las naturales

CONTAMINANTE ATMOSFÉRICO

Normalmente, el aire de las capas bajas es más caliente que el de las superiores, lo cual le lleva a ascender hasta enfriarse. Ello permite una continua circulación atmosférica en sentido vertical que renueva el aire de las diferentes capas

La inversión térmica es un fenómeno meteorológico que se da en las capas bajas de la atmósfera terrestre. Consiste en el aumento de la temperatura con respecto a la altitud en una capa de la atmósfera.

Co

nta

min

ació

n

del A

ire

Naturales

Artificiales

• Fijas

• Móviles

Erupción, actividad volcánica y biológica

CONTAMINANTES NATURALES

Los incendios forestales

Pueden deberse a causas naturales como la acción de un rayo.

Contaminan el aire con gran cantidad de humo, cenizas y dióxido de carbono.

El polen de las flores

Se considera un contaminante natural cuando se acumula en grandes cantidades, en determinadas épocas del año.

Contaminan el aire con gran cantidad de humo, cenizas y dióxido de carbono.

Los volcanes activos

Emiten gases (vapor de agua, dióxido de carbono y dióxido de azufre principalmente) y otras partículas que quedan en suspensión en el aire.

Provocan el aumento de la temperatura global del planeta al aumentar el efecto invernadero y la destrucción de la capa de ozono.

CONTAMINANTES INDUSTRIALES

Son los causantes de enormes perjuicios en la naturaleza (grandes urbes).

Los residuos industriales

Entre los que cabe mencionar el polvo o las cenizas que se combinan con el oxígeno formando sustancias tóxicas.

Emiten sustancias gaseosas como el dióxido de carbono, el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno, y partículas sólidas como el hollín y el plomo.

Los automóviles

Generan sustancias contaminantes dependiendo del combustible

empleado, aunque el menos contaminante es el gas natural.

Las calefacciones domésticas

Provocan el efecto invernadero, la lluvia ácida y la destrucción de la capa de ozono.

CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS

PRIMARIOS

SECUNDARIOS

Llegan a la atmósfera por actividad humana o acciones naturales

CO, CO2, SO2, NO, etc.

Se originan a partir de los primarios al reaccionar en presencia de la luz solar

Sustancias más toxicas O3, H2SO4, Nitrato de Peroxiacetileno PAN ,

H2O2

CO, CO2, SO2, NO

Hidrocarburos (HC),

Material particulado

suspendido (MPS) NO2, SO3,

ácido nítrico, ácido

sulfúrico, H2O2,

ozono

Móvil

Natural

CONTAMINANTES PRIMARIOS DEL AIRE

IMPORTANCIA DEL PROBLEMA !!!!

La atmósfera es esencial para la vida por lo que sus alteraciones tienen una gran repercusión en el hombre y otros seres vivos y, en general, en todo el planeta.

Una atmósfera contaminada puede dañar la

salud de las personas y afectar a la vida de las plantas y los animales.

Los cambios que se producen en la composición química de la atmósfera pueden cambiar el clima, producir lluvia ácida o destruir el ozono, fenómenos todos ellos de una gran importancia global.

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

provoca

El consumo excesivo de combustibles fósiles

Efecto invernadero Lluvia ácida

Estratosfera Sol

Radiación reflejada por la atmósfera y las nubes

35%

Radiación absorbida por las nubes y el polvo atmosférico 15%

50%

La Tierra irradia hacia el espacio una cantidad de calor igual a la que recibe

evita que una parte del calor recibido desde el sol deje la

atmósfera y vuelva al espacio.

calienta la superficie de la tierra en lo que se conoce como efecto

invernadero.

Existe una cierta cantidad de gases de efecto de invernadero

en la atmósfera que son absolutamente necesarios para calentar la Tierra, pero en la

debida proporción.

Actividades como la quema de combustibles derivados del

carbono aumentan esa proporción y el efecto invernadero aumenta.

Muchos científicos consideran que como consecuencia se está produciendo el calentamiento global…

CAMBIO CLIMÁTICO EFECTOS

Tormentas

Sequias

Inundaciones

Cosechas Fallidas

Disminución de hábitat

para especies de flora y fauna

Precipitaciones

Huracanes Olas

GASES EFECTO INVERNADERO

CAMBIO CLIMÁTICO: CONVENCIÓN 1992

Dióxido de carbono (CO2), óxido nitroso (N2O),

metano (CH4), ozono (O3)

vapor de agua.

Compuestos no naturales, fluorados (CFC Clorofluorcabonado, HFC

Hidrofluorcarbonados, Halocarbonos y SF6Hexafluoruro),

EMISIONES DE DIÓXIDO DE CARBONO (CO2)

Oxidación del carbono contenido en el combustible durante la combustión.

En condiciones de combustión perfecta, el total del carbono contenido en el combustible sería

convertido en CO2.

Los procesos reales de combustión generan pequeñas cantidades de carbono parcialmente

oxidados o sin oxidar.

METANO (CH4)

Emisiones como función de:

Contenido de metano en el combustible.

Hidrocarburos que pasan sin quemarse a través de la maquinaria.

Tipo de maquinaria (motores, turbinas, etc.).

Controles posteriores a la combustion.

Dependen de la temperatura en la caldera/horno/estufa.

Las mayores emisiones se dan en aplicaciones residenciales (e.g., pequeñas estufas, quema de biomasa a cielo abierto,

producción de carbón vegetal).

ÓXIDO NITROSO (N2O)

Menores temperaturas de combustión tienden a producir mayores emisiones de N2O.

Los controles de emisiones en los vehículos (catalizadores) pueden aumentar la tasa de generación de N2O,

dependiendo de:

modos de conduccción (por ejemplo, cantidad de arranques en frío).

tipo y antigüedad del catalizador.

Se observan cantidades significativas de emisiones en países con un alta penetración de vehículos con

catalizadores.

OXIDOS DE NITRÓGENO (NOX)

Gases de efecto invernadero indirecto.

Las actividades de quema de combustibles son la fuente antropogénica de NOx más significativa

Industrias de la energía.

Fuentes móviles.

Dos mecanismos de formación:

"NOx del combustible"

“NOx térmico"

MONÓXIDO DE CARBONO (CO)

Gas de efecto invernadero indirecto.

La mayor parte proviene de vehículos a motor, pero también de la combustión residencial y comercial en

pequeña escala.

Es un producto intermedio del proceso de combustión.

COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES DISTINTOS DEL METANO

(COVDMS)

Gases de efecto invernadero indirecto .

Productos de una combustión incompleta.

Fuentes móviles y combustión residencial, especialmente quema de biomasa.

Bajas emisiones para grandes plantas de combustión

DIÓXIDO DE AZUFRE (SO2)

Precursor de aerosoles.

Puede tener un efecto de enfriamiento del clima.

La concentración aumenta con la quema de combustibles fósiles que contienen azufre.

Estrecha relación con el contenido de azufre de los comustibles.

IMPACTOS DEL CAMBIO CLIMATICO

EXTINCIÓN MASIVA DE ESPECIES Y ECOSISTEMAS

CRISIS DEL AGUA

MAYOR FRECUENCIA DE EVENTOS EXTREMOS

AUMENTO DEL NIVEL DEL MAR

PROPAGACIÓN DE VECTORES Y ENFERMEDADES

MAYORES IMPACTOS EN PAISES EN DESARROLLO AUMENTO DE CONFLICTIVIDAD

GASES EFECTO INVERNADERO O GEI

Los Gases Efecto Invernadero son aquellos gases con potencial de Calentamiento Global. En el Protocolo de Kyoto, se indica seis gases a reducir y cada uno de ellos tiene un potencial diferente a saber:

¿QUÉ SON LOS BONOS DE CARBONO? Las Reducciones Certificadas de Emisiones de Gases Efecto Invernadero o CERs, por su sigla en inglés Certified Emission Reductions. El CER es la unidad que corresponde a una tonelada métrica de dióxido de carbono equivalente. Los CERs se generan en la etapa de ejecución del proyecto; y se extienden una vez acreditada dicha reducción. Son créditos que se transan en el Mercado del Carbono.

¿QUE ES EL MERCADO DEL CARBONO?

El Mercado del Carbono es un sistema de comercio a través del cual los gobiernos, empresas o individuos

pueden vender o adquirir reducciones de gases efecto invernadero.

Se creó a partir de la necesidad de cumplir con el Protocolo

de Kyoto.

POR QUE ES LA ADICIONALIDAD TAN IMPORTANTE?

País A País B

Implementación

Conjunta

Emissions

Trading MDL

Aire caliente?

UN DOCUMENTAL PARA PENSAR EN EL FUTURO…

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

provoca

El consumo excesivo de combustibles fósiles

Efecto invernadero Lluvia ácida

LLUVIA ÁCIDA

La humedad en el aire se combina con el óxido de nitrógeno y el dióxido de azufre emitido por fábricas, centrales eléctricas y automotores que queman carbón o aceite.

Esta combinación química de gases con el vapor de agua forma el ácido sulfúrico y los ácidos nítricos, sustancias que

caen en el suelo en forma de precipitación o lluvia ácida.

Los contaminantes que pueden formar la lluvia ácida pueden recorrer grandes distancias, y los vientos los

trasladan miles de kilómetros antes de precipitarse con el rocío, la llovizna, o lluvia, el granizo, la nieve o la niebla

normales del lugar, que se vuelven ácidos al combinarse con dichos gases residuales.

EFECTOS LLUVIA ÁCIDA … • Aumenta la acidez de las aguas (ríos,

lagos y mares) perjudicando a las especies que habitan en ellas.

• Igual suerte para los suelos y vegetación. La lluvia ácida incrementa la acidez de los suelos modificando su composición tras la lixiviación de algunos nutrientes para las plantas y la introducción de metales tóxicos, los cuales, de esta forma, también se adentran en las aguas.

• Otro efecto de la lluvia ácida se puede observar en las construcciones y monumentos históricos que se hayan realizado con piedra caliza o materiales metálicos. Cuando la lluvia ácida cae en estas construcciones se forma yeso que, con un poco de agua, se llegan a disolver.

Otros contaminantes del Aire …

Partículas en Suspensión (PM10)

Partículas sólidas o líquidas de fuentes naturales o artificiales

Partículas primarias (polvo, polen).

Partículas secundarias (condensación de gases contaminantes).

En las ciudades la principal fuente es el tráfico.

Por tamaños: PM10, PM2.5, ultrafinas (menores 100 nm).

Efectos sobre la salud

Asociadas a incrementos de mortalidad (0.6% cada 10mg/m3).

Enfermedades respiratorias y cardiovasculares.

NO2

• Proviene de la oxidación del NO.

• La fuente principal en las ciudades es el tráfico.

• Interviene en reacciones químicas en la atmósfera que dan lugar a la producción de partículas secundarias y

Ozono.

• Se considera un indicador de contaminación debida al tráfico.

OZONO TROPOSFERICO (O3)

• Contaminante secundario que se forma en la atmósfera por reacciones fotoquímicas entre otros contaminantes

(NO2, COV).

• Marcado carácter estacional (en verano).

• Molécula muy reactiva que tiende a reaccionar rápidamente con NO. Además, fenómenos de transporte a

gran distancia.

• Baja concentración en el centro de ciudades y alta en la periferia.

Efectos sobre la salud

• Potente actividad oxidante.

• Más dañino cuanta más tasa de ventilación (ejercicio físico, niños)

Grandes fuentes y Megaciudad

Combustión Residencial de Leña

Megafuentes mineras

Problemas de Contaminación

Atmosférica en Chile

GESTIÓN PARA LA CALIDAD ATMOSFÉRICA

Implementación de redes de medida de la contaminación atmosférica

Principio básico de la política de protección del medio ambiente: Prevención

Minimización de las emisiones de sustancias contaminantes a la atmósfera

(estrategia de reducción en origen)

Actitud tradicional:

reaccionar ante los problemas de la contaminación después de que se hayan producido

Cambio esperado:

prevenir estos problemas y evitar que se produzcan

Ventajas de este enfoque:

* Ahorro de recursos

* Evitar los daños (a veces irreversibles)

La adopción de medidas preventivas y la racionalización del uso de los recursos puede

hacer compatibles estos dos objetivos

Las medidas de prevención de la contaminación atmosférica se basan en:

→ Un conocimiento científico y técnico correcto y exhaustivo de la problemática sobre

sustancias contaminantes, focos emisores, procesos y técnicas industriales y efectos de los

contaminantes

51

5

2

→ Un análisis correcto de las variables económicas que permita un desarrollo adecuado de los

factores implicados en los procesos: industrias, zonas urbanas, parque automovilístico, etc.

→ Un conocimiento meteorológico exhaustivo, en especial de la capa fronteriza (≈ 0-100 m).

→ Una tarea de sensibilización ciudadana y educación ambiental dirigida a todos los estamentos

sociales: escolares, adultos, técnicos, administradores, empresarios, etc.

→ Una legislación adecuada que regule la problemática ambiental.

→ Una estructura administrativa que coordine todos los aspectos implicados en la gestión del medio

ambiente.

Los sistemas de vigilancia son muy importantes pues permiten acciones preventivas como los mapas

de vulnerabilidad y capacidad del territorio, la planificación urbanística, los estudios de evaluación de

impacto ambiental, las medidas preventivas urbanas y el ahorro energético

Algunas medidas preventivas de carácter urbano y doméstico son:

→ Fomentar el ahorro de energía: sistemas de regulación de la temperatura de los

edificios, el aislamiento térmico y el rendimiento de las calefacciones

→ Sustituir las fuentes de energía más contaminantes

→ Regular adecuadamente el tráfico y fomentar el uso de los transportes públicos

→ Adecuar los automóviles para reducir los efectos contaminantes: instalar

catalizadores en los tubos de escape, utilizar gasolina sin plomo y mantener los

vehículos en un perfecto estado mecánico

La política de protección del ambiente atmosférico tiene un doble objetivo

temporal:

→ Satisfacer la demanda social del derecho de disfrutar de un aire sano

→ No hipotecar el derecho de las generaciones futuras a mantener y, si es posible,

mejorar su calidad de vida

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Redes de vigilancia de contaminación atmosférica y

de control de la calidad del aire

Un programa de vigilancia es un instrumento para asegurar el cumplimiento de

la Normativa Ambiental vigente.

Objetivos del diseño de un programa de vigilancia

que sea posible conocer, en todo momento, los valores de contaminación existentes

que se puedan controlar crisis puntuales de contaminación

que sea posible determinar los procesos de difusión atmosféricos de los contaminantes

Así, un programa de vigilancia debe recopilar:

Datos correspondientes a los focos emisores

Los valores de inmisión de los contaminantes más importantes

Aquellos datos meteorológicos que sean relevantes

Diseñar adecuadamente los lugares y fechas de recogida de datos

Los procesos de recogida de datos se hallan normalizados con objeto de hacer

comparables los datos recopilados en diferentes estaciones e incluso países.

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Redes de vigilancia y previsión

Objetivo básico: Vigilar la contaminación atmosférica y realizar las

actuaciones necesarias para solucionar los problemas

Una red es un conjunto de aparatos de medida de diferentes contaminantes,

situados en diferentes ubicaciones (estaciones de la red) y que proporcionan

datos, como mínimo, de niveles de inmisión aunque es deseable que también

den información sobre diferentes parámetros meteorológicos

Los datos se transmiten a unos centros de análisis y coordinación a través de

señales de radio o del teléfono de modo que la gestión de los datos está

totalmente informatizada

La ubicación de las estaciones que conforman la red se ha establecido

teniendo en cuenta tanto las fuentes emisoras del entorno como las

características meteorológicas y orográficas de las áreas en que se enclavan

La extensión de la red depende de las necesidades que se manifiesten en los

diferentes puntos o zonas que se encuentren sometidos a algún problema de

CA, ya sea de origen industrial, doméstico o proceda del tráfico rodado

55

MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AIRE EN CHILE

Programas de monitoreo de la calidad del

aire en zonas urbanas, en ciudades como

Rancagua, Viña del Mar, Talcahuano,

Temuco, Talca, étc.

Se efectúan constantes campañas de

diagnóstico de calidad del aire en varias

ciudades del país.

Existe un Programa de Auditoría a las Redes de Monitoreo de Calidad del Aire, como sustento al Sistema Nacional de Información para la Calidad del aire.

Existe un Sistema Nacional de Información de la Calidad del Aire, el cual permitirá contar con información en línea de todas las redes de medición.

Existen cientos estaciones de monitoreo privadas, instaladas por requerimientos de las RCA de nuevos proyectos, además de las instaladas a nivel público.

Instrumentos jurídicamente vinculantes para la gestión de problemas de contaminación en Chile:

• Normas de Calidad Ambiental y de Emisión.

• Zonas Saturadas y Latentes

• Planes de Descontaminación y Prevención.

• Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental.

RECORDANDO …. NORMAS DE CALIDAD Y DE EMISIÓN

Normas primarias de calidad: establecen valores de las concentraciones y períodos máximos

o mínimos permisibles de un contaminante objetivo proteger la salud de las personas, y se aplican en

todo el país.

Normas secundarias de calidad: establecen valores de las concentraciones y períodos máximos

y mínimos de un contaminante. Objetivo proteger el medio ambiente o la preservación de la

naturaleza, se aplican en todo o una parte del territorio.

Normas de emisión: fijan un valor máximo para un contaminante medida en el

efluente de la fuente emisora

Zonas declaradas saturadas y latentes

Zonas que poseen el respectivo decreto que declara una zona específica

del territorio como saturada o latente, mediante resolución de la

Dirección Ejecutiva.

• Zona Saturada

es aquella en que una o más normas de calidad ambiental se

encuentran sobrepasadas.

• Zona Latente

es aquella en que la medición de la concentración de contaminantes

en el aire, agua o suelo, se sitúa entre el 80% y el 100% de la

respectiva norma de calidad ambiental.

Según la Ley 19.300 en su artículo 43, el primer paso para el desarrollo

de planes de descontaminación o de prevención es la declaración y

delimitación de zonas saturadas y/o latentes.

Norma de Calidad

Superación Zona Saturada

Plan de Descontaminación

APLICACIÓN DE INSTRUMENTOS DE GESTION AMBIENTAL

“es un instrumento de gestión ambiental que establece la Ley

19.300, que tiene por finalidad recuperar los niveles señalados

en las normas primarias y/o secundarias de calidad ambiental de

una zona saturada.”

Norma de Calidad Ambiental

80-100% valor de la norma

Zona Latente

Plan de Prevención

Planes de Prevención Ley 19.300

“es un instrumento de gestión ambiental que

establece la Ley 19.300, que tiene por finalidad

evitar la superación de una o más normas de

calidad ambiental primarias y/o secundarias de calidad

ambiental en una zona latente.”

Plan de Prevención

Normas primarias

Contaminante Período de la norma

D.S. Nº

1 hora 8 horas 24 horas Anual

SO2 250 g/m3

96 ppb 80 g/m

3

31 ppb 113/2002

NO2 400 g/m3

213 ppb 100 g/m

3

53 ppb 114/2002

O3 120 g/m3

61 ppb 112/2002

CO 30 mg/m3

26 ppm 10 mg/m

3

9 ppm 115/2002

PM10 150 g/m3 50 g/m

3 59/ 98 y

45/2001

Plomo 0.5 g/m3 136/2000

Normas Secundarias Zona Norte y Sur

SO2

1000 g/m

3

700 g/m3

365 g/m3

260 g/m3

80 g/m3

60 g/m3

185/ 1991

Normas de calidad vigentes:

Normas para el Control de la Contaminación Atmosférica

EJEMPLOS DE PLANES DE DESCONTAMINACIÓN :

Fundición Chuquicamata

D. S. Nº 206/01 del Ministerio Secretaria General de la Presidencia.

Fundición de Potrerillos

D.S. Nº 179/99 del Ministerio Secretaría General de la Presidencia.

Fundicion Hernán Videla Lira

D.S. Nº 180/94 del Ministerio Secretaría General de la Presidencia.

Fundición de Caletones

D.S. Nº 81/98 del Ministerio Secretaría General de la Presidencia.

Complejo Industrial las Ventanas

D.S. Nº 252/92 del Ministerio de Minería.