Manual carmen

Control de la contaminación atmosférica

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CO�TROL DE LA CO�TAMI�ACIÓ� ATMOSFÉRICA

DEPURACIÓ� Y CO�TROL DE EMISIO�ES A LA ATMÓSFERA

(180 horas.)

1. CO�TAMI�ACIÓ� ATMOSFÉRICA

1.1. ATMÓSFERA: CONCEPTOS BÁSICOS La atmósfera es una capa gaseosa de espesor uniforme que hace

posible la vida en el planeta. Está formado por una serie de gases en proporciones variables.

1.1.1. Composición del aire limpio y seco (% vol.) Entre estos gases está:

Gas Composición (%)

N2 78,084 %

O2 20,9476 %

Ar 0,934 %

CO2 0,0314 %

Ne 0,0018 %

He 0,0005 %

Otros (CH4, Kr, NO, H2, Xe) <0,0002 %


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Otros (O3, NH3, CO, I2, NO2, SO2) < 0,000007 %

1.1.2. Definiciones de contaminación atmosférica � “Presencia en la atmósfera de sustancias no deseables, en

concentraciones, tiempo y circunstancias tales que puedan afectar significativamente al confort, salud y bienestar de las personas o al uso disfruto de sus propiedades” (ASTM)

� “Existe contaminación del aire cuando la presencia en él de una sustancia extraña o una variación importante en la proporción de las habitualmente presentes es capaz de provocar un efecto perjudicial o una molestia, teniendo en cuenta los conocimientos científicos del momento” (Consejo de Europa)

� “Presencia de impurezas en el aire que puede provocar un perjuicio notable para la salud, la comodidad y los bienes humanos. Está contaminación puede deberse a gases, vapores, partículas o líquidos, incluso radiaciones.”

� La atmósfera es un medio muy complejo en el que ocurren fenómenos meteorológicos y químicos que hacen incierto el comportamiento de los residuos vertidos.

� Debido a la gran movilidad de los compuestos en la atmósfera sobre todo en relación a los medios hídricos y edáficos, por los efectos de los residuos pueden alcanzar extensas zonas del planeta.

� La contaminación atmosférica se caracteriza por ser totalmente dinámica. Por lo tanto los impactos producidos en la atmósfera se pueden tratar en 3 niveles. Se puede producir con efecto: � Planetario (global): efecto invernadero � Regional: lluvia ácida � Local: contaminación de los núcleos urbanos

� Podemos distinguir distintos tipos de fuentes de contaminación atmosférica: � Natural: erupciones… � Antropogénica:


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� Industrias (fijos) � Tráfico (móviles)

1.1.3. Composición de la atmósfera En la atmósfera se pueden distinguir 5 zonas que se diferencian por

la gradiente de temperatura y por la densidad, tiempo de actividad química y energía de radiación incidente.

Los límites entre las regiones reciben el nombre de pausas. Destacar que la densidad de las capas va a disminuir con la altura.

Las capas de la atmósfera son: � Troposfera: es la capa más importante y está en contacto con el hombre.

Es la capa donde emitimos los contaminantes. Comprende los primeros 12 Km de altitud. El intervalo de temperatura es de 15 ºC hasta -56ºC (gradiente negativo de temperatura). Esto es muy importante ya que permite una mezcla constante de masas, tanto en dirección horizontal como vertical, y favorece la actividad meteorológica.

La constante mezcla de aire es consecuencia de una gran actividad meteorológica. El continuo movimiento hace que los contaminantes se dispersen y transporten.

En esta capa, la composición del aire seco es muy homogénea. Sin embargo, el contenido en vapor de agua es muy variable por la formación de nubes, precipitaciones y evaporación desde las grandes masas de agua superficial.

Es la capa de mayor densidad y contiene el 75 % de la masa total de la atmósfera. Es donde se concentra todo el vapor de agua y los aerosoles.

La densidad de esta capa disminuye con la altura.

� Estratosfera: Entre la troposfera y la mesopausa. La estratosfera va desde la tropopausa hasta una altitud que alcanza los 50 Km.

En ella tienen lugar un gradiente positivo de temperatura (-56ºC a -2ºC� se invierte el gradiente de temperatura). En este caso, la temperatura aumenta con la altura. Esto se debe a la absorción de radiación ultravioleta ya que esta capa contiene la mayor parte del ozono atmosférico.


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El gradiente mayor de temperatura tiene una implicación importante ya que las masas de aire frío suben por encima de las más calientes y por lo tanto en esta capa predominan los movimientos horizontales. Esto configura una estructura de estratos.

� Mesosfera: se extiende desde los 50 m hasta los 95 Km. Su temperatura varía desde los -2ºC hasta los -92ºC, por lo que existe un gradiente de temperatura negativo.

La densidad es muy baja y apenas se producen movimientos de convección.

La composición del aire de esta capa también depende de la temperatura ya que hace que existan gases ligeros y apenas se encuentra vapor de agua y ozono.

� Termosfera o ionosfera: comprende la parte de la atmosfera entre los 85 Km y los 500 Km de altitud. El intervalo de temperatura se encuentra entre -92ºC y 1200ºC (gradiente positivo).

Este aumento de temperatura se debe a la absorción ultravioleta. En esta capa existe de forma despreciable vapor de agua y ozono.

En esta capa hay gran cantidad de actividad fotoquímica y esto hace que muchos elementos, como N2 y O2, se ionicen. De ahí el nombre de ionosfera.

Existen otras capas más altas que son:

� Exosfera y mesosfera: están compuestas mayoritariamente por átomos e iones de hidrógeno, oxígeno y helio. La concentración de los iones aumenta conforme subimos y por encima de los 2.000 Km se encuentra una banda de radiaciones que llegan hasta los 55.000 Km (magnetosfera) contenida en la exosfera.

Se puede dividir la atmósfera en dos partes:

� Homosfera: es la parte de la atmósfera más homogénea en cuanto a constituyentes gaseosos. Comprende la biosfera, estratosfera y mesosfera.

� Heterosfera: es la parte de la atmósfera más heterogénea. Es en esta parte donde se producen cambios en la composición química y abundan los iones y las especies disociadas.


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Ilustración 1 Atmósfera

Existe una parte de la atmósfera denominada “Quimiosfera” donde hay una gran actividad fotoquímica. Está formada por la estratosfera y la mesosfera.

La densidad de la atmósfera disminuye con la altitud de forma que un 99% de masa de la atmósfera se concentra en los primeros 30 Km. Es a esta zona donde van a parar los residuos lanzados por el hombre.

La proporción mayor de ozono está en la estratosfera, aproximadamente a los 25 Km de altura.


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1.2. CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS La contaminación atmosférica es un fenómeno que se presenta a

escala microscópica. Las unidades de medida que se emplean son pequeñas (mg/m3,

µg/m3, ng/m3, ppm, ppb).

1.2.1. Tipos de contaminantes atmosféricos Se establece una clasificación de los contaminantes atmosféricos:

� Estado físico

Partículas físicas arrastradas por gases de combustión, nieblas, gases o vapores. Gran dispersión de tamaño. Composición química muy elevada según su procedencia.

� Contaminantes gaseosos � Partículas (sólidas o líquidas):

� Polvo: partículas comprendidas entre 1-1000 µm que se depositan por la acción de la gravedad. Se denominan sedimentables. Influyen sobre la velocidad de sedimentación (cuanto más tiempo más sedimentación).

� Aerosoles: partículas < 1 µm que se encuentran en suspensión en el aire y no tienen tendencia a sedimentar. Sus efectos depende de la granulometría, siendo las partículas más pequeñas las más peligrosas y estando un mayor tiempo suspendidas en el aire. • Partículas < 10-20 µm causan riesgos respiratorios.

• Partículas < 0,1 µm son solubles desde el punto de vista bioquímico ya que atraviesan membranas biológicas.

� En función de la composición química

� Compuestos de azufre: SO2, SO3, SH2 Se vierten cantidades muy elevadas que proceden de la

combustión. El azufre es la impureza más común de los combustibles fósiles.


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� En el caso del SO2 es peligroso, tóxico e irritante. Puede formar SO3 por oxidación directa, catalítica o por descomposición de sulfatos presentes en los combustibles.

El 80 % de SO2 que se vierte a la atmosfera procede de procesos de combustión ya que es la impureza más común en los combustibles, tanto sólidos como líquidos.

La oxidación catalítica es el proceso más importante y como catalizadores actúan diversos compuestos metálicos que hay en los combustibles como Fe2O3 (óxido férrico), CuO (óxido cúprico), V2O5.

� El SO3, con la humedad del ambiente forma ácido sulfúrico H2SO4, que es un ácido con alto poder corrosivo y que se encuentra en la atmosfera en forma de aerosol y da lugar a unas nieblas de color azulado conocidas como smog ácido.

SO2 + ½ O2� O3 +Q

� El H2SO4 es un ácido de alto poder corrosivo que se encuentra en la atmósfera en forma de aerosol.

� SH2 no es tan importante como SO2 y SO3, pero está presente en la atmósfera y procede de la descomposición de la materia orgánica.

Tiene facilidad para formar compuestos metálicos que son especialmente agresivos.

También se produce en erupciones volcánicas, en refinerías de petróleo y en industrias metalúrgicas.

A bajas concentraciones causa molestias respiratorias y en concentraciones por encima de 2.000 ppm puede causar la muerte.

En general, los compuestos de azufre tienen efectos sobre las plantas, siendo el efecto más preocupante el de la lluvia ácida que afecta a una amplia gama de materiales, ecosistemas, etc.


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� Compuestos inorgánicos del carbono: CO, CO2, Cl2CO (fosgeno) � El CO se origina en procesos de combustión incompleta (el O2 se

encuentra en defecto).

Reacción de oxidación:

CxHy + O2� CO + H2O

La principal fuente de CO es el tráfico rodado.

Es un compuesto muy tóxico debido a que el CO interfiere en el transporte de O2 por la sangre (carboxihemoglobina).

O2Hb + CO �COHb + O2

Su difusión en la atmósfera es muy rápida ya que el peso molecular del CO es bajo y por tanto altas concentraciones de CO tienen una duración muy corta.

� CO2: se encuentra en la atmósfera de forma natural (por ello hace 15-20 años no se consideraba contaminante).

Hoy en día se considera contaminante debido a que se encuentra en concentraciones anormales que rompen el efecto atmosférico.

Es un gas de efecto invernadero (controlado por el protocolo de Kyoto).


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Este compuesto no es tóxico por sí sólo, pero a altas concentraciones puede producir asfixia por desplazamiento del O2.

� Cl2CO: cloruro de carbonilo o fosgeno. Es un contaminante de origen industrial y su producción se encuentra muy limitada. Su importancia radica en que es extremadamente tóxico.

Es fácilmente detectable por su carácter organoléptico (huele mal) debido a su mal olor. Se usa para la fabricación de plásticos y pesticidas.

� Compuestos de nitrógeno: NOx (NO, NO2, N2O…), NH3, PAN � Los óxidos de nitrógeno (NOx) son componentes naturales de la

atmósfera aunque en concentraciones muy bajas. Estas concentraciones aumentan debido a la combustión a alta temperatura, tanto industrial como en vehículos. Esto se debe a que en los combustibles líquidos hay N entre un 1-2 % y este N contribuye a la formación (80-90 %) de los óxidos de nitrógeno NOx totales. Las principales fuentes de emisión son las fábricas de HNO3, centrales térmicas, calderas industriales, combustiones domésticas y tráfico rodado.

Los óxidos de nitrógeno contribuyen a la lluvia ácida, smog fotoquímico y al efecto invernadero.

� NH3: se presenta en concentraciones muy bajas en la atmósfera y sólo se dan a niveles elevados de forma ocasional debido a escapes accidentales en la industria (fábricas de carbono, de NH3 y procesos de fabricación de compuestos orgánicos).

� PAN. Nitratos de peracilo: tienen su origen en procesos fotoquímicos (reacción de la luz solar cuando en la atmósfera hay presencia de hidrocarburos activados con óxido de nitrógeno)

HC + NOx + hυ� PAN


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� Compuestos orgánicos volátiles (COVs): hidrocarburos, aldehídos, halocarburos. Son compuestos de carbono con bajo peso molecular, por eso son volátiles. Se distinguen en: � Hidrocarburos: constituyen el 50 % de los COVs y se pueden

dividir en: • Hidrocarburos alifáticos (cadena lineal): son propano,

hexano, etileno. Son muy tóxicos y asfixiantes ya que desplazan el O2. Tienen su origen en la producción del petróleo, gas natural y los vehículos por combustión incompleta y por evaporación

• Hidrocarburos aromáticos: son benceno, tolueno.

Son altamente tóxicos debido a que son cancerígenos y tienen propiedades narcóticas.

Las principales fuentes de emisión de estos compuestos (HC) son las industrias del petróleo, de gas natural y los vehículos en este caso. Los HC proceden de la combustión incompleta y de la evaporización.

� Aldehídos: se forman por oxidación incompleta de combustibles y lubricantes. Su concentración depende de la actividad industrial de la zona, de la densidad del tráfico, etc.

� Halocarburos: son derivados de los hidrocarburos y contienen elementos halógenos (F,Cl,Br,I). Destacan los halones (contienen Br) y los freones (CFCs =clorofluorocarbono) que contribuyen a la reducción de la capa de ozono.

Los CFCs han sido sustituidos por HFC y PFC que no afectan a la capa de O3, pero sí contribuyen al efecto invernadero.

� Metales: Ca, Al, Pb, Fe,…, Na, K, V, Mg, Cu, Cr, Mn

En la atmosfera se ha detectado presencia de metales (Ca,Al, Pb, Fe) y en proporciones bajas (Na,K, Mg, Cu,Cr,Mn) son perjudiciales a altas concentraciones.


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Su origen es muy variado (Pb: gases de escape, Vanadio: residuo fuel-oil, etc.)

En general, los metales pesados proceden de la combustión de los carburantes, centrales metalurgias y de incineración de residuos.

� Ozono: se forma por reacción fotoquímica en la que interviene de

forma activa la luz solar. A nivel de suelo se encuentra a concentraciones muy bajas, pero se incrementa de forma muy rápida con la altura.

Se genera en la troposfera por reacciones fotoquímicas en las que intervienen hidrocarburos y óxidos de nitrógeno en determinadas condiciones.

HC + NOx + hυ� Niebla solar fotoquímica

Se debe distinguir entre el ozono beneficioso (se genera en la estratosfera/ absorción de radiación ultravioleta) y el contaminante (se genera en la troposfera).

El ozono contaminante se genera por diversas causas: � Naturales

• Descargas eléctricas

• Radiación X

• Radiación UV

� Artificiales

• Arco voltaico: pueden elevar las concentraciones hasta niveles de 0’3 ppm. Incluso se puede llegar a concentraciones superiores a 1 ppm (situación que es muy grave).

Desde 1985 se considera el ozono como contaminantes prioritario y aumenta continuamente en la troposfera y paradójicamente disminuye en la estratosfera (capa de ozono).

� Troposfera limpia [O3] = 20-80 ppb


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� Zonas urbanas contaminadas [O3] = 500 ppb

Algunos efectos del ozono son:

� Influye en la degradación de productos de goma, neumáticos.

� Tiene efectos nocivos sobre plantas y en la salud.

� Fluoruros: son productos derivados del flúor. Son gases incoloros, solubles en agua, muy tóxicos y de olor irritante.

En el aire húmedo forma una niebla compuesta por pequeñas gotitas líquidas. La presencia de fluoruro se realiza sobre todo en forma gaseosa. Hay que destacar el HF, aunque también tiene importancia el SiF4. El fluorhídrico FH está en forma de dímeros H2F2.

También podemos tener fluoruros en partículas sólidas. Los fluoruros, de forma natural, pueden proceder de una erupción volcánica, de una emisión marina (al calentarse el agua se desprenden), etc.

Las emisiones de flúor provocadas por la actividad humana pueden darse en: combustión de carbón, industrias fertilizantes, acero, Al, Fe.

También pueden surgir de la propia erosión de un terreno que tenga compuestos de flúor o minerales ricos en flúor, aunque esta última procedencia puede considerarse más natural que artificial.

Efectos:

� Se comportan como compuestos tóxicos acumulativos en los vegetales. Atacan en forma de quemaduras a las hojas (fundamentalmente en las puntas) aunque no van a penetrar en su metabolismo.

� En el hombre los fluoruros afectan al metabolismo del calcio. Pueden provocar, por tanto, problemas de huesos; disminuyen las defensas contra ciertas enfermedades, etc. Si aumenta la concentración que absorbe el organismo se producen problemas respiratorios.

� Los animales absorben los fluoruros directamente o indirectamente a través de los vegetales que consumen.


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� En cuanto al HF hay que decir que es muy irritante paras las vías respiratorias y puede que generar perturbaciones crónicas. Exposiciones prolongadas pueden producir edemas pulmonares y concentraciones elevadas pueden producir asfixia por sincope respiratorio.

� Además es muy corrosivo pudiendo provocar quemaduras graves en las mucosas y por suerte su olor es insoportable por lo que los accidentes agudos son muy raros. Afortunadamente su olor insoportable repele el permanecer en atmósferas contaminadas; por lo cual los accidentes agudos son bastante raros.

� Otros � Contaminación organoléptica:

Los olores no se consideran directamente como contaminantes por no producir en general, efectos nocivos sobre la salud; pero sí hay que tenerlos en cuenta porqué produce malestar general en la población.

Fuertes olores desagradables pueden provenir de vertederos (tanto de los controlados como de los no controlados), de ríos contaminados, de industria agroalimentaria, etc. En este último caso, en las industrias agroalimentarias, se pueden evitar en gran medida la emisión de olores desagradables haciendo uso de un lecho de carbón activo. También hay que destacar los alpechines.

La contaminación con un olor perceptible puede ser detectada por el olfato humano, aún en concentraciones tan bajas que no sean perjudiciales para la salud. Existen otras fuentes que emiten olores agradables, como pueden ser las fábricas de galletas, la industria de la fermentación, las cerveceras, las fábricas de caña de azúcar, etc.

Se han realizado numerosos estudios y aplicaciones en la industria para la disminución de la emisión de olores; e incluso para la transformación de estos olores en otros menos desagradables.


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� Existen otras formas de contaminación (Acústica, radiaciones, lumínica, etc.)

� En función de su formación

� Contaminantes primarios: se encuentran de la misma forma en la que se emiten.

Se emiten de forma directa desde diversas fuentes naturales o por actividades del hombre.

Se pueden encontrar en la atmósfera en la misma forma química que como ha sido emitida.

Los más representativos son: SO2, CO, NH3, NOx, SH2, CFCs, partículas en suspensión…

El SO2, CO, NOx representan el 75 % de los contaminantes primarios.

� Contaminantes secundarios: no se encuentran en la misma forma en la que se emiten.

Se forman por la interacción química entre los contaminantes primarios, otros compuestos y otros efectos habituales en la atmósfera (vapor de H2O o radiación solar).

Los más habituales son: H2SO4, NH3, O3, PAN.

� Tiempo de vida media

La vida media de las moléculas de un gas calculadas por la relación entre la concentración atmosférica de una especie y la velocidad de aportación de la misma.

Nos proporciona una idea de lo reactivo o inerte que puede ser el contaminante.

Cuanto mayor sea su vida media, mayor será le tiempo de permanencia en la atmósfera y más lejos podrán ser transportados.

Ejemplos:


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� La vida media del SO2es del orden de días.

� Los CFC’stienen una vida media de más de 100 años. Pueden alcanzar las capas más altas de la atmosfera degradando la capa de ozono. Recorren grandes distancias dentro de los ciclos meteorológicos del planeta.

En función de este parámetro podemos tener:

� Gases permanentes: cuyo tiempo de permanencia es de más de 1000 años (N2, O2 y gases nobles)

� Gases variables: con un tiempo de permanencia de 100 años (CO2, CH4, H2, N2O, O3)

� Gases muy variables: con una vida media inferior al año (vapor de agua, CO, NH3, NO2, SO2, H2S)

1.3. DISPERSIÓN ATMOSFÉRICA: EMISIÓN E INMISIÓN La contaminación comienza cuando una determinada fuente emite un

contaminante a la atmósfera. El proceso de contaminación a la atmosfera comienza al depositarse

en ella los contaminantes, y continua con la presencia de los mismos en los medios gaseosos.

Esta presencia es muy variada, según las propiedades de los componentes y las condiciones ambientales. (Contra más actividad atmosférica haya más dispersión de los contaminantes habrá)

Las fuentes emisoras son bastantes numerosas y se concentran principalmente en los entornos urbanos y en las áreas de elevada densidad industrial; aunque tenemos que decir que existen algunas fuentes muy importantes, como son las plantas térmicas, que suelen estar alejadas de los núcleos urbanos.

La evacuación de la contaminación debe comenzar desde el principio del proceso.

Se dan dos conceptos: � Emisión: totalidad de las sustancias que pasan a la atmosfera después de

dejar las fuentes de las que proceden (en el momento en que abandonan su fuente de procedencia y pasan a formar parte del aire).


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Sufren un proceso de difusión atmosférica (mezcla y transporte)

Una vez se ha producido la emisión, los contaminantes se distribuye por la atmosfera según el proceso de difusión que depende de dos factores:

� Específicos: tamaño, temperatura, peso molecular, velocidad de salida.

� Meteorológicos:

En una atmosfera estable propicia la contaminación de contaminantes porqué solo habrá difusión ordinaria. Sin embargo, en una atmosfera inestable y dinámica difundirá rápidamente los contaminantes debido a la turbulencia atmosférica. En este caso tenemos transporte por convección.

Se consideran factores meteorológicos la velocidad del viento, el gradiente de temperatura, la humedad…

Estos factores también influyen en las posibles transformaciones químicas. Hay que tener en cuenta que la atmosfera es un medio oxidante que recibe radiación solar. Podemos decir que los contaminantes en la atmósfera están en continua dilución.

La estabilidad atmosférica será un factor importante, ya que si hay inestabilidad se produce difusión y transporte por convección.

� Inmisión: permanencia de los compuestos de forma continua o temporal en la atmosfera.

Concentración de los contaminantes en el ambiente gaseoso en puntos suficientemente alejados de las fuentes (emisiones) como para no discernir cuál de ellos es el causante de los niveles de polución alcanzados.

Los niveles de emisión e inmisión están regulados mediante la especificación de unos límites:

� Concentración máxima de emisión (CME): representa la mayor cantidad de contaminante que una fuente está autorizada a emitir (mg/ Km recorrido; g/ Tn incinerada, g/h, …)

� Concentración máxima de inmisión (CMI): representa la limitación de tipo sanitario que regula la calidad del aire. Suele estar acompañada en las normas legales por el máximo período de tiempo en que es autorizada su existencia.


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Es calculado para los sectores más sensibles:

Ejemplo.: SO2 límite horario 350 mg/m3, diario 125 mg/m3. No puede superarse de 24 veces por año (horario) y el diario 3 veces por año. Se establece la unidad de alerta en 500 µm3 � Concentración máxima admisible (CMA): representa valores de

inmisión en determinados ambientes laborales. Son menos restrictivas (CMA>CMI)

Ilustración 2 Dispersión atmosférica. Emisión e inmisión

1.4. EFECTOS SOBRE LOS MATERIALES En principio nos vamos a referir a los efectos de la contaminación

atmosférica directamente sobre los materiales. Con respecto a los daños sobre los materiales, la acción de los

contaminantes se puede desarrollar de varias formas diferentes, susceptibles de aparecer separadas o conjuntamente.


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Acción de los contaminantes sobre los materiales: � Sedimentación o deposición de partículas: las partículas sólidas se

depositan sobre la superficie de los materiales, lo cual implica cambios en el aspecto externo e incluso pueden provocar transformaciones.

� Abrasión o desgaste erosivo: provocado por la acción de las partículas sólidas. Estas partículas tendrán distintos tamaños, están en el aire y pueden además estar empujadas por el viento.

� Ataque químico: puede ser directo o indirecto.

� Directo: acción directa del contaminante sobre las moléculas del material.

� Indirecto: acción de un nuevo compuesto que reacciona con el material. Este nuevo compuesto surge de una transformación del contaminante

� Corrosión electroquímica: para que exista esta forma de acción es necesario que el material esté cubierto por una capa o película acuosa; y este esté cubriendo a un objeto metálico, aunque la capa sea de mínimo espesor.

Diremos que la elevada importancia que se concede actualmente al problema de la contaminación atmosférica reside principalmente, más que en los materiales, sobre el entorno humano que lo soporta.

La cuantía de estos efectos no es siempre expresada en aspectos económicos; ya que algunos de estos (Referidos a bienes tales como la salud, la visibilidad atmosférica, etc.) no se pueden medir fácilmente en términos monetarios.

En cambio, los daños causados al mundo inanimado (materiales) son fácilmente detectables por cuanto llevan aparejados el cambio de una magnitud física (por ejemplo, cuando se produce daño sobre la fachada de un edificio); que a veces se puede llegar a tener en cuenta mediante una expresión numérica.

Esta acción de los contaminantes sobre los materiales se puede ver influenciada por algunos parámetros de tipo meteorológico, que son capaces de intensificar o modificar esa acción. Los parámetros de mayor influencia son 4 fundamentalmente:

� Humedad


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� Temperatura

� Velocidad del viento

� Intensidad de iluminación (este parámetro realmente es la “insolación”)

En general, la contaminación atmosférica puede tener consecuencias a nivel local, regional y global dependiendo de su zona de influencia.

En este sentido se van a tratar algunos ejemplos importantes a estos 3 niveles:

� Contaminación urbana

� Lluvia ácida

� Destrucción de la capa de ozono

1.5. CONTAMINACIÓN URBANA El problema de la contaminación atmosférica cada vez gana más

importación desde el punto de vista científico, técnico, económico, social… porqué preocupan sus efectos en el entorno del hombre.

Estos efectos de la contaminación atmosférica no siempre se pueden cuantificar desde el punto de vista económico ya que hay efectos sobre la salud o la visibilidad atmosférica que no son cuantificables. Sin embargo, los efectos sobre los bienes inanimados o animales si son cuantificables desde el punto de vista económico.

Como dijimos antes, los efectos de la contaminación puede ser a nivel local (ej. contaminación urbana), regional (lluvia acida), y global (efecto invernadero o destrucción de la capa de ozono)

1.5.1. Factores de que depende la calidad del aire

La contaminación atmosférica es un problema muy importante en todos los sitios, siendo los factores más relevantes en la calidad del aire: � Focos de emisión de contaminación: influyen en la concentración del

aire. Ejemplo: tráfico, calefacción, domesticas, polígonos, etc. � Difusión atmosférica:


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� Condiciones meteorológicas � Régimen de vientos

Una atmosfera estable sin movimiento proporciona la acumulación de contaminación, lo que facilita la formación de contaminantes secundarios. Sin embargo, una atmosfera inestable difundirá rápidamente los contaminantes debido a la turbulencia atmosférica.

� Características geográficas y topográficas

� Fenómeno de inversión térmica

En la troposfera la temperatura desciende con la altitud. El gradiente es vertical (gradiente de temperatura negativo). Este gradiente no es constante: hay una capa donde la temperatura debe de ser menor y se convierte en mayor. Esta capa es la de inversión y elimina las corrientes verticales de aire, lo que genera una especie de tapadera y hace que estas corrientes desaparezcan.

Este fenómeno se produce porqué el suelo absorbe radiación debido al clima y éste se enfría por la noche.

En situación normal se difundiría los contaminantes (debido a la actividad meteorológica) y en situación térmica al enfriarse el aire se produce una tapadera donde los contaminantes no se difunden y aumentan la concentración.

1.5.2. Formación de smog y smog fotoquímico

Smog: se forma cuando el humo y de partículas de hollín se mezcla con el efecto niebla, formando una escasa capa de niebla contaminada. El término de smog viene de smoke + fog.

Smog fotoquímico: COV’s + NOx + hυ Provocado por la emisión de hidrocarburos volátiles y óxidos de

nitrógeno que suelen proceder de los vehículos. Estos compuestos, bajo el efecto de la luz solar forman contaminantes

con gran capacidad de oxidación como el ozono, HC oxidados y nitratos de peracilo (PAN)

HC volátiles, NOX + Rad. Solar � O3, HC oxidados, PAN


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El Smog fotoquímico produce irritaciones en los ojos y en las fosas nasales. Este tipo de contaminación es detectado antes por personas con trastornos respiratorios.

1.5.3. Isla térmica urbana El agrupamiento de edificios en las ciudades se llama isla térmica

urbana. Esto es un ejemplo de contaminación térmica.

Lo que ocurre es que los edificios, asfaltos, aceras… que previamente absorben radiación solar difunden ese calor que calienta el aire y hace que ascienda en el centro de las ciudades y descienda sobre las afueras.

Esto hace que en las ciudades la Tª sea más alta, entre 5-8 ºC. Este efecto se nota sobre todo en la puesta de sol. No solo ocurre por la liberación térmica, sino que también se produce porqué en la atmósfera urbana la concentración de contaminantes es alta.

La liberación de calor al medio, provoca un aumento de la temperatura medio en el entorno de las grandes ciudades (contaminación térmica sobre la atmósfera).

La isla térmica urbana se debe a la difusión de calor por parte de edificios, aceras y asfaltados de calles que previamente han absorbido radiación solar en un porcentaje mayor que los suelos rurales circundantes.

En las ciudades se absorbe mayor cantidad de calor que en el campo. Por la noche se desprende mayor cantidad de calor en la ciudad que en el campo, por lo que las temperaturas en las ciudades son siempre mayores que en el campo.

1.5.4. Ruido y vibraciones El ruido y las vibraciones también se consideran contaminación

urbana. Son contaminantes atmosféricos muy preocupantes en el medio urbano.

Los principales emisores de estos contaminantes son: obras en construcción, alarman, sirenas…


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El aumento de los niveles de emisión de ruido puede provocar lesiones físicas y trastornos en el comportamiento de los individuos expuestos a niveles altos.

1.5.5. Fenómeno de inversión térmica Otro fenómeno que también tiene repercusión en la concentración en

la contaminación urbana es el fenómeno de inversión térmica. Este puede dar lugar a episodios importantes de contaminación y durante periodos relativamente largos.

Se produce cuando en una capa de la atmósfera aumena la temperatura con la altitud, es decir, se invierte el gradiente vertical de temperatura (las masas de aire quedan estancadas no moviéndose verticalmente).

Límite superior de la capa mezcla: altitud donde se producen estas zonas de inversión.

En la troposfera, el gradiente (menor Tª a mayor altitud) es vertical como la Tª y está relacionado con las turbulencias. Este gradiente no es constante, hay una capa donde la Tª debe ser menor y se convierte en mayor. Esta capa es la de inversión y eliminan las corrientes verticales de aire.

Esto genera una especie de tapadera y hacen que desaparezcan las corrientes verticales del aire. La altura donde se encuentra la capa de inversión, que se llama límite superior de la capa de mezcla. Esta capa es la inferior a la de inversión.

Este fenómeno se produce porque el suelo que por el clima absorbe radiación, se enfría por la noche.

� En situación normal, se difunde los contaminantes.

� En inversión térmica. Al enfriarse el aire se produce una tapadera, los contaminantes no se difunden y aumenta la contaminación de contaminantes.


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Ilustración 3 Fenómeno de inversión térmica

1.6. LLUVIA ÁCIDA

Ilustración 4 Lluvia ácida


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Se puede dar mediante: � Deposición húmeda � Deposición seca

Tiene lugar cuando las nubes transportan algunos contaminantes desde el aire y los depositan junto con la lluvia, nieve, niebla, etc. Se denomina deposición húmeda.

Este fenómeno se inicia a partir de las emisiones de NOxy SOx. Una vez en la atmosfera sufren un proceso de oxidación que los transforma en HNO3 y H2SO4, que se disuelven en las gotas de lluvia produciendo una precipitación ácida y muy corrosiva.

El pH del agua de lluvia oscila entre los 5’5-5’7. Esta ligera acidez se debe a que el dióxido de carbono atmosférico es soluble en agua y se convierte en ácido carbónico.

CO2 + H2O � H2CO3 Consideramos lluvia ácida a la que tiene un pH < 5’5. Puede alcanzar

valores muy bajos, de hasta pH=3. El ácido sulfúrico contribuye a la lluvia ácida en un 60-70 %. El ácido

sulfúrico en la atmosfera son pequeña gotitas que pueden ser arrastradas por los vientos hasta 1.500 Km antes de llegar al suelo.

El HNO3 contribuye a la lluvia ácida en un 30%. El hecho de que el sulfúrico contribuya en una concentración mayor se debe a que el SO2 tiene una mayor solubilidad en agua que el NO2.

Hay otros ácidos que contribuyen a la lluvia ácida en un 6 %, como por ejemplo el ácido clorhídiro (HCl) que puede tener un origen natural o antropogénico.

También el SO2 y los NOx pueden depositarse en el suelo circundante a los focos emisores, lo que se denomina deposición seca. Los efectos que producen son destrucción de ecosistemas, especies, deterioro de materiales…La distancia a la que se deposite del foco emisor va a depender de las condiciones meteorológicas.

Los contaminantes que generan la lluvia ácida pueden ser transportados a largas distancias desde los focos emisores. Esto depende de las condiciones meteorológicas.


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Debido a este transporte a largas distancias, las lluvias ácidas pueden afectar a zonas no industrializadas y ecosistemas diversos. Entre los ecosistemas más expuestos tenemos los bosques, lagos, ríos, tierras de cultivo y pastos etc…

1.6.1. Efectos de la lluvia ácida � Aguas: produce una disminución del pH de los ríos y los lagos.

La acidificación de las aguas interiores puede tener consecuencias graves sobre los ecosistemas acuáticos. Está demostrado que todos los organismos que forman estos ecosistemas son sensibles, en mayor o menor grado, a la acción del aumento de la acidez de las aguas donde viven. Puede asegurarse que este fenómeno es un proceso en expansión en amplias zonas acuáticas, llegándose a detectar pérdidas de algunas especies y rotura de los ciclos alimenticios de otras especies.

Ejemplo: las microalgas. En condiciones normales el pH está entre 5 y 9. Si se acidifica se puede obtener pH menor de 5. En estas condiciones determinadas microalgas del ecosistema pueden desaparecer. Algunas de ellas son clave en los ciclos alimenticios de algunas especies.

� Suelos: aumento de la acidez del suelo. Aunque el suelo es más resistente que el agua, acaba sufriendo cambios de composición, lixiviación de nutrientes esenciales para las plantas como Ca, Mg, K…, arrastre de metales tóxicos…y esto hace que los suelos pierdan calidad e incluso lleguen a ser inutilizables para algunos cultivos.

Este aumento de la acidez del suelo también produce la mineralización de metales férricos, por ejemplo, suelos con silicatos de aluminio: el Al se libera y esto afecta a otros elementos esenciales.

También puede afectar a otros metales pesados como el Ni, Mn, Pb, Hg…

La lluvia ácida también puede disolver metales depositados en vertederos y estos metales son incorporados a los cursos del agua afectando al ecosistema.


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� Vegetación: daño directo por quemaduras, además de las consecuencias por el deterioro del suelo.

La acción de la lluvia ácida se deja notar, sobre todo, en bosques. Este daño está causado fundamentalmente por la acción combinada de los ácidos H2SO4 y NH y por las altas concentraciones de azufre S en el aire.

Un efecto indirecto de la lluvia ácida sobre los bosques es el motivado por la presencia de metales en el suelo, fundamentalmente la existencia de aluminio en el suelo. La presencia de H2O en el suelo con un pH bajo, unida a la existencia de estos metales, produce daño en las raíces y con ella la pérdida de vitalidad del vegetal que se hace más sensible a plagas ya que pierde inmunidad.

� Materiales: deterioro de materiales pétreos, aumento de la velocidad de corrosión de metales, “mal de la piedra”…

Todos los materiales que sean del tipo calcáreo (piedra caliza, mármol…) sufren importantes daños por la lluvia ácida debido a la siguiente reacción:

CaCO₃ (s) + H₂SO₄ (ag) � (medio con H₂O) �CaSO₄ * 2 H₂O + yeso+ CO₂ (g) + H₂O

La formación de sulfato de calcio dihidratado tiene problemas porque el yeso es 2 veces más voluminosos que el carbonato, por lo tanto hace un efecto cuña y produce rotura, desconchamientos…

El sulfato de calcio es mucho más soluble que el carbonato de calcio lo que da lugar a una lenta desaparición del material.

Estos procesos de los deterioros pétreos es lo que se le conoce como el mal de la piedra.

Este efecto, normalmente se manifiesta por la aparición de capas de color oscuro en superficies expuestas al aire y la acción de la lluvia ácida va a contribuir con bastante gravedad a su degradación.

1.7. DETERIORO DE LA CAPA DE OZONO � Ozono en la troposfera: contaminante perjudicial

� Ozono en la estratosfera: beneficioso (absorción de UV)


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Ilustración 5 Algunas propiedades de freones y halones

Ilustración 6 Mecanismo de acción de los CFCs en la destrucción del ozono estratosférico

El oxígeno molecular O₂ que respiramos tiene 2 átomos de oxígeno y el ozono O₃, tiene 3 átomos de oxígeno. Esta variación hace que sus propiedades químicas sean muy diferentes.

La máxima concentración de ozono se localiza entre los 25 y 30 Km de altura y es de vital importancia para la vida en la superficie.


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El ozono en la troposfera (donde se produce la actividad meteorológica) es un gas que presenta efectos nocivos para la salud, mientras que en la estratosfera donde es beneficios ya que se encuentra absorbiendo radiación.

El ozono se forma a partir del oxígeno molecular mediante la absorción de luz solar y es una radicación reversible.

O2 + hυ ↔ O3

Pero esta reacción es reversible, el ozono en la estratosfera experimenta una ciclo global de formación / destrucción y si no existiera ninguna actividad antropogénica la tasa de ozono se mantendría constante. Es decir, el problema aparece cuando las concentraciones de los componentes que favorecen la reacción inversa están por encima de las concentraciones naturales.

La presencia de algunos contaminantes favorece la transformación del ozono en oxígeno. Entre estos contaminantes destacamos los CFC que son hidrocarburos de cloro y flúor, muy estables y que llegan a la estratosfera.

Pero estos compuestos no son los únicos que afectan a la capa de ozono. También los óxidos de nitrógeno dañan la capa de ozono. Aunque estos compuestos es más raro que lleguen a la estratosfera, lo hacen a causa de que son emitidos por los aviones.

Los CFC son compuestos químicos sintéticos, derivados del butano y del metano. En ellos, los átomos de hidrogeno han sido sustituidos por F y Cl, son los que se llaman freones. Si además contienen bromo son llaman halones.


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Ha habido reuniones importantes para disminuir la producción de CFC’s. Entre estas destacamos las siguientes:

� 1987. Protocolo de Montreal. Desarrolla las directrices del convenio de Viena para el control de sustancias que degradan la capa de ozono.

� 1992. Rio de Janeiro. Cumbre de la Tierra. En virtud de aquellos acuerdos en 1994 se suspende la fabricación de todo tipo de halones y se establecen planes concretos para reducir los CFC’s. (Se establece una fecha límite).

� 1998. Conferencia sobre el clima. Kyoto. Se ha prolongado hasta recientemente. Un punto acordado fue reducir en un 15 % la emisión de CO2 sobre los valores del año 1990. Se debía conseguir esta reducción para el año 2005.

1.8. EFECTO INVERNADERO Efecto invernadero: Existe de forma natural. Es el mecanismo por el que

la presencia de ciertos gases en la atmósfera hace que se produzca un calentamiento adicional de la temperatura de la tierra.

Los gases de la atmósfera son prácticamente transparentes a la radiación de longitud de onda corta que llega del sol. De esa energía que llega al suelo, una fracción se refleja y el resto es absorbido. El suelo se


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calienta e irradia energía con una longitud de onda más larga. Sin embargo, existe una serie de gases que ya no son transparentes a esta radiación de onda larga y esos son los gases de efecto invernadero.

La radiación solar que llega a la tierra tiene λ < 4000 nm. La parte comprendida entre 320-700 nm, que se corresponde con la zona visible del espectro, tiene posibilidad de alcanzar la superficie terrestre porqué los gases que componen la atmósfera no absorben apenas en estas λ.

De la energía solar que llega al suelo, una fracción se refleja y el resto es absorbida. La radiación está a λ > 4000 nm que es lo que se llama zona infrarroja del espectro. Muchos de los gases que componen la atmósfera tienen una alta absorción a estas λ, por lo que buena parte de esta radiación es absorbida. Solo aquellas radiaciones pertenecientes a las zonas de entre 8000-12000 nm consiguen alcanzar el espacio exterior, ya que en ellas la absorción de los componentes de la atmosfera es baja, estas zonas se suelen denominar ventanas.

La capacidad de absorber energía que poseen estos gases, tiene como consecuencia la generación de una nueva radiación de calor hacia el suelo. Este hecho se traduce en un calentamiento de la atmosfera terrestre adquiriendo esta una Tª más elevada que la que le correspondería si no existiera en su composición los denominados gases de efecto invernadero que son CO₂, CH₄, N₂O. Este fenómeno se denomina efecto invernadero natural y está cuantificado en 33 ºC, lo que implica quela Tª media del planeta sea 15 ºC en lugar de los -18 ºC que tendríamos si no existiera este desajuste energético, esto hace posible la vida en el planeta.

El problema es el llamado efectos invernadero antropogénico, que provoca un aumento de la Tª superior al natural, se debe a alteraciones en la composición y/o concentraciones de los gases de efectos invernaderos en la atmosfera, lo que implica un aumento de la absorción de la radiación infrarroja lo que provoca un calentamiento adicional del planeta. Las emisiones antropogénicas son responsables del aumento desmesurado en las concentraciones de gases que forman parte de la composición de la atmosfera principalmente CO₂, CH₄, N₂O, pero además de estos gases presentes de forma natural en la atmosfera también la acción del hombre ha hecho que aumenten otros componentes extraños, debido al hombre, estos son CFC´s, O₃, hexafluoruro de azufre (SF₆), los HFCs, PFCs. Estos compuestos también absorben en la zona de las ventanas provocando lo que se denomina cierre de las ventanas.


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De entre estos contaminantes, el más importante es el CO₂ y el fuerte incremento en su concentración se debe principalmenteal uso de combustibles fósiles.

También es importante el efecto de la deforestación ya que se impide el proceso de fotosíntesis que convierte al CO₂ en carbono orgánico.

Por tanto, algunas de las medidas para paliar el efecto invernadero antropogénico son:

� Medidas de eficiencia energética: disminución del consumo de combustibles fósiles

� Desarrollo de energías renovables

� Freno de la deforestación

� Sumideros de CO2

Ilustración 7 Efecto invernadero


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Ilustración 8 Espectro de emisión y absorción

2. TRATAMIE�DO DE EFLUE�TES GASEOSOS

3. MA�EJO DE EQUIPOS DE DEPURACIÓ� Y CO�TROL DE EMISIO�ES ATMOSFÉRICAS (90 horas.)

� Funcionamiento de los equipos de toma de muestra y medida

� Protocolo de trabajo. Instrucciones técnicas.

� Esquemas mecánicos y eléctricos de los equipos de medida.

4. PREVE�CIÓ� Y MA�TE�IMIE�TO E� LOS SISTEMAS DE DEPURACIÓ� Y CO�TROL DE EMISIO�ES ATMOSFÉRICAS (90 horas.)

� Formatos y registros de los resultados de las lecturas

� Legislación específica relacionada con los equipos de medida

� �ormas técnicas relacionadas con los equipos de medida.


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