Cualquier sustancia extraña a la composición atmosférica, significa de por sí una contaminación. Esta contaminación puede producirse por dos tipos de elementos:
1.- Gases: siguen muy aproximadamente las leyes generales de los gases perfectos y, en general, se encuentran en muy pequeñas proporciones por unidad de volumen.
El gas más característico y utilizado como indicador general del estado de la contaminación es el SO2. Otros contaminantes que se encuentran en atmósferas urbanas son CO2, NO2, O3, hidrocarburos y otros más específicos como mercaptanos, plomo, etc.
2.- Partículas: son contaminantes no gaseosos que pueden tomar la forma de corpúsculos líquidos, como pueden ser los hidrocarburos no quemados, o partículas sólidas. Se dividen en los tipos siguientes:
a) Partículas submicrométricas: su diámetro está entre 0 y 10 micras. Pueden permanecer en suspensión o flotando durante largos períodos de tiempo.
b) Partículas micrométricas: su diámetro medio es superior a 10 micras. Por estar más sujetas a la fuerza de la gravedad pueden caer y depositarse.
c) Aerosoles: son un producto de interacción física de contaminantes sólidos y líquidos, presentándose bajo la forma de suspensiones coloidales, con un diámetro medio entre 0,1 y 50 micras. Producen dos problemas importantes: dispersión y absorción de la luz solar y una segunda dispersión de la luz y calor irradiado por la superficie caliente de la tierra.
Las causas más importantes de contaminación atmosférica son:
1) Vehículos automóviles
2) Generadores de calor (calefacciones)
3) Industrias
Tipo
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Contaminantes primarios
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Contaminantes secundarios
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Compuestos del
azufre
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SO2,
H2S
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SO3,
H2SO4
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Compuestos del
nitrógeno
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NO, NH3
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NO2
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Compuestos del
carbono
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Compuestos C
1-C 3
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Aldehídos,
cetonas, ácidos
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Óxidos de
carbono
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CO, CO2
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Ninguno
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Compuestos de
los halógenos
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HF, HCl
|
Ninguno
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Clasificación de los contaminantes atmosféricos gaseosos
Gas
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Fuentes artificiales
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Fuentes naturales
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Vida estimada
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SO2
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Combustión de
carbón y de petróleo
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Volcanes
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3 días
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H2S
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Procesos
químicos
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Biológicas
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1 día
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CO2
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Combustión
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Oxidación de
CH, y de océanos
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0,1 año
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NO-NO2
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Combustión
|
Acción
bacteriana en el suelo
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5 días
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NH3
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Tratamiento de
desechos
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Descomposición
biológica
|
2 semanas
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N2O
|
Ninguna
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Acción
biológica en el suelo
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4 años
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CH4
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Combustión,
procesos químicos
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Pantanos y
arrozales
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1,5 años
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Principales contaminantes atmosféricos gaseosos
Contaminante
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Síntomas
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Tiempo de exposición
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Ozono
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Manchas blancas, paro en el crecimiento, decoloración. En las coníferas
las puntas marrones y necrosificadas
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4 horas
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SO2
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Manchas decoloradas entre las venas, clorosis, parada y reducción del
crecimiento
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8 horas
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Nitrato de peroxiacetilo
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Superficie interior de las hojas blanca o parda.
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6 horas
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Cl2
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Zonas decoloradas en las puntas entre las venas y el corte de hojas
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2 horas
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Etileno
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Hojas blanquecinas
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6 horas
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Lesiones causadas por la contaminación del aire en la vegetación
Enfermedad
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Índice de contaminación
atmosférica
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Relación
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Bronquitis
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Concentración de azufre; concentración total de partículas
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Relación entre la mortalidad por bronquitis e índices de contaminación
atmosférica
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Cáncer de pulmón
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Zonas urbanas frente a
zonas rurales
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Con correcciones de la edad y el tabaco, el cáncer ocurre 1,5 veces más
en zonas urbanas que en rurales
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Otros tipos de cáncer
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Partículas en suspensión; densidad de humos
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El cáncer de estómago está relacionado de manera significativa con un
índice de partículas depositadas
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Enfermedad cardiovascular
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Zonas urbanas frente a
zonas rurales
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Una reducción sustancial de la contaminación reduciría la mortalidad y
la morbilidad debidas a las enfermedades cardíacas, del 10 al 15 %.
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Enfermedad respiratoria en general
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Sulfatos; partículas
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Gran relación entre el enfisema, la bronquitis y la contaminación
atmosférica. Relaciones con la neumonía y la gripe
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Mortalidad total
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Sulfatos; partículas
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Una reducción del 10 % de las concentraciones de partículas y sulfatos
haría bajar la mortalidad total de un
0,5 % y 0,4 % respectivamente
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Relación entre mortalidad y morbilidad y los índices de contaminación atmosférica
Formas de expresar las concentraciones de los contaminantes atmosféricos
Son las siguientes:
- Partes por millón: ppm (volumen/volumen).
- Partes por billón: ppm (volumen/volumen).
- Miligramo/metro cúbico: mg/m³
- Miligramo/metro cúbico normal: mg/Nm³
Respecto a esta última, el metro cúbico normal (N) es el metro cúbico normal (m3) seco, es decir con las siguientes condiciones normales:
- Temperatura: 0ºC = 273 ºK
- Presión = 1.013 mb = 101,3 kPa = 1 atm
¿Por qué el metro cúbico normal? Porque si la temperatura de emisión es mayor que la atmosférica, un mol de gas emitido ya no ocupa 22,4 litros, por lo que a temperatura y presiones no normales, o sea no estándar, hay que hacer varias correcciones.
En condiciones normales (0º C y 1 atm) 1 mol de gas ideal ocupa 22,4 l.
Pero si esas condiciones son no normales o no estándar, el volumen ocupado será:
1 mol = 22,4 x T / 273 K x 101 kPa / P
Donde T es la temperatura del gas en grados Kelvin y y P es la presión en kPa. Si esta es en atmósferas, entonces hay que sustituir 101 kPa por 1 atm.
Por ejemplo, si la temperatura del gas es 28 º C, entonces:
1 mol = 22,4 x 301/273 = 24,69 l
Si la temperatura del gas fuera 800 ºC:
1 mol = 22,4 x 1073/273 = 88,04 l
Tal y como se puede comprobar, el volumen varía enormemente en condiciones alejadas de las normales o estándar.
Ejemplo 1. El monitor de una estación de control de la contaminación atmosférica da una concentración diaria promedio para el SO2 de 460 μg/m³ a 25 ºC y 1 atm.
Expresar esta concentración en las siguientes unidades:
a) ppm
b) ppb
Solución:
a) Concentración en ppm
El volumen que ocupa la masa de contaminación se obtiene a través de la ecuación de estado de los gases ideales:
Teniendo en cuenta que ppm en volumen es cm³ contaminante / m³ aire:
b) Concentración en ppb
Como ppb en volumen es mm³ contaminante / m³ aire:
Teniendo en cuenta que ppb en volumen es mm³ contaminante / m³ aire:
Ejemplo 2. Para una concentración de NO de 0,033 ppm, expresar la misma en mg/m³, teniendo en cuenta que se halla a una temperatura de 25 ºC y 750 mm de presión.
Solución:
Como se conoce la concentración de NO en ppm, y en aire 1 ppm = 1 cm³ de contaminante/m³ de aire, se puede calcular directamente el porcentaje en volumen de este contaminante. Posteriormente se calcula la concentración en mg/m³ aire utilizando la ecuación de estado de los gases ideales:
Convertimos los 750 mm a atm:
750 mm x 1 atm / 760 mm = 0,98 atm
A 750 mm y 298 K, tenemos:
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