miércoles, 3 de septiembre de 2014

Control de la contaminación atmosférica

Estación de control atmosférica

Estación de control atmosférica

El principio básico de la política de protección del medio ambiente es el de prevención. Este principio rector de la actuación medioambiental se traduce, en lo que respecta a conservar la calidad del aire, en minimizar las emisiones a la atmósfera de contaminantes. Esto es conocido también como la estrategia de reducción en origen. Se trata de abandonar la actitud tradicional de reaccionar ante los problemas de la contaminación después de que hayan ocurrido y sustituirla por la de prevenir estos problemas y evitar que se produzcan. Las ventajas de este enfoque son muy evidentes y suponen además de un ahorro enorme de recursos, evitar los daños que, en algunos casos, pueden tener carácter irreversible. La adopción de medidas preventivas y el uso racional de los recursos puede hacer compatibles estas dos aspiraciones de la sociedad humana.

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

1. Un conocimiento científico y técnico correcto y exacto de la contaminación atmosférica desde todos los puntos de vista: sustancias contaminantes, focos emisores, procesos y técnicas industriales y efectos de los contaminantes.

2. Un análisis correcto de las variables económicas que permita un desarrollo adecuado de los factores implicados en los procesos de contaminación atmosférica: industrias, zonas urbanas, etc.

3. Un conocimiento meteorológico exhaustivo, en especial de la capa fronteriza, situada en la troposfera, entre 0 y 100 metros aproximadamente.

4. Una labor de sensibilización ciudadana y educación ambiental dirigida a todos los estamentos sociales: escolares, adultos, técnicos, administradores, empresarios, etc.

5. Una legislación adecuada que regule la problemática ambiental.

6. Una estructura administrativa que coordine todos los aspectos implicados en la gestión del medio ambiente.

Como acciones preventivas de la contaminación atmosférica, se pueden destacar 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. También son importantes los sistemas de vigilancia y las medidas derivadas de los principios básicos, como son los estudios económicos y unas estructuras jurídicas y administrativas adecuadas.

La vigilancia de la contaminación atmosférica se lleva a cabo mediante las redes de vigilancia y previsión de la contaminación atmosférica. Una red de vigilancia de la contaminación atmosférica es un conjunto de aparatos de medida de los diferentes contaminantes que proporcionan los datos de los niveles de emisión comunicados con unos centros de análisis y coordinación. La comunicación de la red automática se realiza por vía telemática y la gestión de los datos está totalmente informatizada. Esta red se extiende según las necesidades que se manifiesten en los diferentes puntos o zonas que se encuentren sometidos a algún problema relacionado con la contaminación atmosférica, ya sea de origen industrial, doméstico o proceda del tráfico. El objetivo principal de esta red es vigilar la contaminación atmosférica y mediante los resultados de las medidas que se obtienen, realizar las actuaciones necesarias para solucionar los problemas originados por la contaminación.

Para alcanzar unos niveles de calidad del aire conformes con las exigencias de la calidad de vida de las personas, no es suficiente la actuación de los poderes públicos. Los productores, usuarios y consumidores deben adoptar unas pautas de comportamiento lo más ajustadas posibles a los requerimientos que reclama la protección de un recurso natural tan básico y tan sumamente importante como es el aire.

Cuando las medidas preventivas no se pueden llevar a cabo o su aplicación no es posible desde el punto de vista económico se recurre, para limitar y disminuir la emisión de contaminantes a la atmósfera, a acciones correctivas que pueden ser de dos tipos:

1. Concentrar y retener los contaminantes con equipos adecuados de depuración. Estos equipos de depuración producen residuos sólidos o líquidos que contaminarán los suelos y el agua, si no se planifica un tratamiento adecuado de estos los mismos y, además, con el inconveniente de que estos equipos depuradores consumen recursos naturales y energía.

2. Expulsar los contaminantes por medio de chimeneas suficientemente altas para que la dilución evite concentraciones elevadas a nivel del suelo. Este procedimiento, si bien atenúa los problemas de contaminación desde el punto de vista local, puede producir problemas en lugares alejados de las fuentes de emisión, siendo uno de los ejemplos más palpables la lluvia ácida.

Para conseguir grados de protección ambiental adecuados a costes razonables, el sistema de depuración ha de ser una combinación de estas medidas. En cualquier caso, es necesario, tener en cuenta a la hora de abordar el problema de control de contaminantes dos aspectos principales: los condicionamientos ambientales y las consideraciones económicas.



4. CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA


Introducción. Control de focos de combustión móviles. Control de focos fijos de emisión de contaminantes: monóxido de carbono e hidrocarburos, óxidos de nitrógeno, óxidos de azufre y partículas.


Contaminación atmosférica

martes, 2 de septiembre de 2014

Cuestiones y problemas sobre los contaminantes atmosféricos


CUESTIONES

1. Relacionar los contaminantes atmosféricos con noticias relacionadas sobre ellos.

2. Relacionar los contaminantes atmosféricos con hechos históricos relacionados con los mismos, como por ejemplo la niebla londinense de 1952, de la que el Acta sobre el Aire Limpio ha conseguido su reducción a partir de 1960.

3. Relacionar los contaminantes atmosféricos con desastres como la niebla tóxica de Londres en 1952, o los escapes de Seveso en 1976, Bhopal en 1984 o Córdoba (Méjico) en 1991.

4. Acceder a la siguiente dirección web:


para calcular la cantidad de dióxido de carbono emitido por cantidad de carbón utilizado.

5. Acceder a la siguiente dirección web:


para calcular la cantidad de contaminantes emitidos por un automóvil.

6. Acceder a la siguiente dirección web:


para comprobar los daños causados con un determinado contaminante y nivel de contaminación.

7. Acceder a la siguiente dirección web


para calcular el consumo de dióxido de carbono de un medio de transporte.


PROBLEMAS

1. El monitor de una estación municipal de control de la contaminación da una concentración diaria promedio de ozono de 15 μg/m³ a 25 ºC y 1 bar de presión. Calcular su concentración en ppm y ppb. 

2. El gas del tubo de escape de un camión contiene un 2 % en volumen de monóxido de carbono, ¿cuál será la concentración de CO en mg/m³ a 25 ºC y 1,1 atmósferas.

Contaminación por partículas


Las partículas son uno de los contaminantes prioritarios a controlar y constituyen uno de los principales problemas de contaminación atmosférica. Bajo este nombre se engloban las partículas sólidas y las pequeñas gotas de líquido, que con frecuencia forman los aerosoles que encontramos en el aire.

El 80 % de las partículas presentes en la atmósfera tienen un origen natural: aerosoles marinos, arrastre de polvo, incendios forestales, erupciones volcánicas, pólenes, bacterias, etc. Las fuentes antropogénicas de partículas más importantes tienen un origen industrial (grandes instalaciones de combustión, cementeras, minería y canteras, industrias agrícolas, incineradoras de residuos urbanos, etc). La composición y tamaño de las partículas es muy variado y depende esencialmente de su origen.

Los efectos debidos a las partículas, en lo que respecta a la salud, están ligados al tamaño de las mismas, al tener diferente penetración en el sistema respiratorio. Se tiene constancia de que la fracción de las partículas más perjudicial es la más fina, al llegar a zonas más profundas del sistema respiratorio.

Además se debe tener en cuenta que las partículas penetran con mayor efectividad en el sistema respiratorio que otros contaminantes, actúan en sinergia con otras sustancias aumentando su toxicidad, aumentan la turbidez atmosférica y reducen la visibilidad.

El smog fotoquímico

Smog fotoquímico en Nueva York en 1988

Smog fotoquímico en Nueva York en 1988

En una ciudad, en un momento determinado, se puede llegar a formar una gran cantidad de hidrocarburos en la atmósfera, en momentos de gran densidad de tráfico. Si existe una gran estabilidad atmosférica y además una inversión térmica (se impide la ascensión de las capas contaminadas), los hidrocarburos se van a concentrar en la atmósfera urbana. Además, los contaminantes emitidos participan en reacciones químicas, muchas de las cuales son asistidas por la luz solar. Los niveles de contaminación pueden llegar a ser tales que provoquen graves problemas de salud para la población expuesta, debido a los daños en las vías respiratorias.



Contaminación por hidrocarburos y oxidantes fotoquímicos

Fuentes de emisiones de hidrocarburos

Fuentes de emisiones de hidrocarburos

Los hidrocarburos y oxidantes fotoquímicos constituyen dos categorías distintas de sustancias contaminantes, pero que están relacionadas. Los hidrocarburos son contaminantes primarios, ya que son introducidos directamente en el aire. Los oxidantes fotoquímicos son contaminantes secundarios, que se originan en la atmósfera a partir de reacciones que implican a contaminantes primarios. Ambos grupos de contaminantes son estudiados conjuntamente, ya que la mayoría de los oxidantes fotoquímicos proceden de reacciones en las que los hidrocarburos están implicados directa o indirectamente. Cualquier estimación de los efectos producidos por los hidrocarburos, debe incluir la contribución de los oxidantes fotoquímicos. De hecho, se piensa que la mayor parte de los efectos de la contaminación por hidrocarburos, están causados por compuestos resultantes de las reacciones atmosféricas de éstos.

Los hidrocarburos más importantes desde el punto de vista de la contaminación atmosférica, son los que se presentan en estado gaseoso a la temperatura ambiente normal, o los que son muy volátiles a tales temperaturas. La mayor parte de estos compuestos presentan unas estructuras relativamente simples, con doce o menos átomos de carbono por molécula.
 
El número de hidrocarburos implicados en la contaminación del aire, es muy grande. Un análisis del aire urbano mediante cromatografía de gases da como resultado la identificación de alrededor unos cincuenta y seis hidrocarburos diferentes.

El término oxidante fotoquímico se usa para describir una sustancia atmosférica producida en un proceso fotoquímico (que requiere luz), que oxida sustancias no inmediatamente oxidables por el oxígeno gaseoso. Estas sustancias son contaminantes secundarios producidos por una interacción de los contaminantes primarios con la luz. Los oxidantes fotoquímicos más estudiados que se encuentran en la atmósfera son el ozono, O3, y una familia de compuestos conocidos en conjunto como nitratos de peroxiacilo.

La mayor parte de los hidrocarburos presentes en la atmósfera son procedentes de fuentes naturales, generalmente por procesos biológicos. Las emisiones antropogénicas de hidrocarburos proceden en su mayor parte de actividades relacionadas con el petróleo. La mayor parte de los efectos nocivos de la contaminación por hidrocarburos se deben, no a los hidrocarburos en sí, sino a los oxidantes fotoquímicos.

Los hidrocarburos aromáticos son mucho más nocivos para el hombre que los alifáticos. Respecto a los oxidantes fotoquímicos, producen irritación en los ojos y en las mucosas. Los hidrocarburos no son muy nocivos para las plantas, pero sí los oxidantes fotoquímicos, especialmente el ozono. También los materiales son afectados por los oxidantes fotoquímicos.

viernes, 29 de agosto de 2014

Contaminación por otros metales tóxicos


Existen 27 metales que se consideran tóxicos en mayor o menor proporción. Se ha considerado la posibilidad de un peligro debido a la contaminación por mercurio, níquel, cadmio, plomo, berilio y antimonio. El níquel es un activo contaminante atmosférico, debido a la toxicidad de su carbonilo volátil, emitido en la utilización de catalizadores de óxido de níquel. El antimonio es muy volátil y muy tóxico, pasando a la atmósfera cuando se desgastan el cobre y el plomo, ya que se encuentra como metal metamórfico junto con ellos.



Contaminación por cadmio


La exposición al cadmio normalmente sólo ha ocurrido a obreros que trabajan en las industrias del plomo y cinc. Pero sin embargo, este compuesto permanece en el cuerpo humano mucho tiempo, provocando una enfermedad, llamada osteomalacia, que produce fragilidad en los huesos. También se le ha relacionado con la incidencia de enfermedades coronarias.



Contaminación por plomo


El plomo se encuentra como contaminante en el aire desde el momento en que se comenzó a añadir tetraetilplomo a la gasolina, por su efecto antidetonante.

Las emisiones  procedentes de las fundiciones y operaciones de recuperación de metales producen fuentes locales importantes de plomo. Pero la mayor parte del plomo en el aire se debe a los vehículos.

Es bien conocida la toxicidad aguda del plomo, por lo que su contaminación resulta preocupante.

Posiblemente, en el futuro irán disminuyendo los niveles de este metal en la atmósfera, debido a la sustitución de la gasolina con compuestos de plomo por gasolina sin plomo.



Contaminación por berilio


Existen dos enfermedades de pulmón asociadas con el berilio, una es la forma aguda de neumonitis química y otra enfermedad crónica y progresiva (beriliosis). Al contrario del mercurio, el berilio se halla próximo a su fuente. Por esta razón, es importante que se controle en las mismas fuentes.



Contaminación por asbesto


La enfermedad asociada con la inhalación de asbesto o amianto es la asbestosis, una enfermedad fibrótica no maligna. Pero también la inhalación prolongada de asbesto está relacionada con el cáncer de pulmón.

Una de las fuentes más importantes de asbesto es la pulverización de este material, como agente retardante del fuego,  sobre las superficies de las vigas de acero utilizadas para construir.

Por todas estas razones, está prohibida la utilización de asbesto en la mayor parte de los países.



Contaminación por mercurio


La mayor parte de los compuestos de mercurio se degradan bajo la acción de la luz solar a mercurio elemental, o se oxidan rápidamente a óxido de mercurio. Pero este contaminante atmosférico puede ser inhalado por el hombre e ingerido junto con los alimentos y el agua, afectando, sobre todo, al sistema nervioso central.

Los compuestos de mercurio entran en la atmósfera originados por volatilizaciones de fusiones metálicas y de la combustión de del carbón y otros combustibles fósiles. Otra fuente es el proceso de fabricación del cloro, en la que se usa una célula de contacto de mercurio metálico.

Es muy preocupante la movilidad del mercurio en el medio ambiente. Se han encontrado concentraciones atmosféricas preocupantes en las proximidades de grandes ciudades.



Contaminación por metales e iones metálicos


En los últimos años ha aumentado su concentración en la atmósfera, por lo que la legislación se ha endurecido, con el fin de evitar su emisión a la atmósfera. Es  particularmente preocupante la presencia de mercurio, berilio y asbesto.



jueves, 28 de agosto de 2014

La destrucción de la capa de ozono

Imagen del agujero de ozono en la Antártida

Imagen del agujero de ozono en la Antártida

El ozono es una forma alotrópica del oxígeno, que está constituida por tres moléculas de oxígeno. Se genera en la estratosfera por la fotodisociación del oxígeno molecular, seguida de la recombinación átomo-molecular de oxígeno. Al ser los procesos de eliminación más lentos que las reacciones de formación, se produce una acumulación neta de ozono.

La velocidad máxima de producción de ozono tiene lugar sobre el ecuador, que es donde la radiación solar es máxima, y a una altitud de 22 km. Esto es debido a la tendencia a una mayor intensidad de la luz solar al aumentar la altitud y a una menor concentración de oxígeno molecular fotodisociable con la altura.

Una vez producido el ozono, éste se desplaza horizontalmente hacia los polos, siguiendo los movimientos de las masas de aire estratosférico, al tiempo que disminuye de altitud. A altitudes medias, una pequeña parte del ozono estratosférico se introduce en la troposfera, donde es destruido parcialmente, aunque manteniéndose un determinado nivel de fondo, por la emisión natural desde la superficie terrestre. Debido a toda esta dinámica se forma una capa de ozono que envuelve a todo el planeta.

Existen compuestos naturales que destruyen el ozono estratosférico, pero su concentración siempre se mantiene dentro de un equilibrio. Los clorofluorocarbonos (CFC) son compuestos inocuos usados principalmente como refrigerantes y propelentes. Al ser estables, alcanzan la capa de ozono estratosférica y allí se descomponen fotoquímicamente. De esta manera, el cloro liberado ataca la capa de ozono. Existen otros gases, como N2O, CO2 y CH4, que también atacan a la capa de ozono, pero lo hacen en menor medida.

La erosión de la capa de ozono provoca un mayor paso de rayos ultravioleta a la Tierra, ya que actúa de filtro. Un aumento de la radiación ultravioleta provoca mayor incidencia del cáncer de piel, puede afectar a organismos acuáticos, sobre todo larvarios, afectar a la vegetación y a los materiales, e incluso provocar alteraciones en clima.

Por todas circunstancias, se va limitando progresivamente, con el impulso de acuerdos internacionales, el consumo y producción de CFCs. Surgen otras alternativas, como la utilización de hidroclorofluorocarbonos (HCFC), más fácilmente degradables que los CFC, aunque su uso no parece estar exento de peligro.


Contaminación por cloro


El cloro es uno de los elementos más utilizados en la industria. Se utiliza principalmente para la obtención de productos orgánicos clorados, incluyendo los plásticos (especialmente el cloruro de polivinilo (PVC), insecticidas (organoclorados) y herbicidas. También se utiliza como agente blanqueante en la industria del papel y como desinfectante en aguas.

Normalmente se halla en la atmósfera como irritante, raramente como tóxico, a no ser en accidentes industriales.

miércoles, 27 de agosto de 2014

Contaminación por flúor


El flúor se encuentra en escasas ocasiones en los gases de deshechos industriales, debido a los procesos de fluoración, pero los compuestos de fluoruro son constituyentes de las emisiones industriales, aunque en bajas concentraciones. El flúor se presenta la mayor parte de las veces como HF y más raramente como SiF4, que en aire húmedo se convierte rápidamente en HF.

Las fuentes más importantes de la contaminación por flúor son:

1.- Plantas de producción de fertilizantes fosfatados.

2.- Plantas de producción de aluminio.

3.- Fabricación de ladrillos y cerámicas.

El efecto tóxico crónico de la exposición al flúor provoca debilidad en los huesos y la aparición de manchas en los dientes, debidos principalmente al metabolismo del calcio.


Contaminación por halógenos


Las sales de los haluros alcalinos, como fluoruros, cloruros, bromuros y yoduros de sodio y potasio, pasan al aire ambiental procedentes en general de procesos que suponen calentar minerales, como caliza o menas que contienen minerales, como en el refinado del hierro. Los fluoruros son los de mayor interés desde el punto de vista de la contaminación del aire.

El destino de los halógenos en el medio ambiente consiste, generalmente, en pasar a sedimentos del terreno a través de su precipitación, seguida de arrastre de las sales menos solubles (yoduro y fluoruro cálcico), por las aguas ácidas del terreno.

La contaminación por amoniaco


El amoniaco se encuentra libre en el aire, en cantidades traza, o en forma de sales, dependiendo sus niveles en una determinada zona de la proximidad con que se encuentren los procesos de descomposición artificial o natural, especialmente de sustancias orgánicas y del tiempo que haya pasado desde la última precipitación.

Es un producto final de la descomposición (putrefacción) de las sustancias orgánicas que contienen nitrógeno. En mayor concentración, se forma al descomponerse la urea y el ácido úrico, y de esta  manera se encuentra junto con el H2S en los estercoleros de las granjas.

El amoniaco es ampliamente utilizado en la industria química y puede encontrarse en las plantas de producción de amoniaco, en las de síntesis de ácido nítrico, fertilizantes, ácido cianhídrico, urea, plásticos, y en la industria farmacéutica. El amoniaco también es utilizado en las plantas de refrigeración.



La contaminación por óxidos de nitrógeno

Fuentes de óxido de nitrógeno
Fuentes de óxido de nitrógeno

Se conocen muchos óxidos de nitrógeno distintos, pero generalmente sólo se detectan tres en la atmósfera: el óxido nitroso (N2O), el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2).

Tanto las fuentes naturales como las antropogénicas contribuyen a los niveles atmosféricos de óxidos de nitrógeno. Casi todo el óxido nitroso atmosférico N2O proviene de fuentes naturales debido a la actividad bacteriana en el suelo. El óxido nítrico NO proviene de fuentes naturales en un 80% debido a la actividad bacteriana del suelo y el restante 20 % de fuentes antropogénicas tiene su origen principalmente en la combustión. Casi todo el dióxido de nitrógeno atmosférico NO2 es de origen antropogénico, debido a la combustión.

Casi todos los NO y NO2 antropogénicos se producen por la oxidación del nitrógeno atmosférico durante la combustión a temperaturas elevadas. La mayor parte de los NOx emitidos son en forma de NO en lugar de NO2. Una vez en la atmósfera, el NO y el NO2 entran en un proceso natural de reacciones fotoquímicas que desembocan en el aumento de las concentraciones de NO2 y en una disminución de las de NO.

En lo que respecta a los efectos del NOx sobre el hombre, el NO2 es cuatro veces más tóxico que el NO, considerado este último irritante y no un peligro para la salud. En cambio el NO2 produce lesiones en el aparato respiratorio. La presencia de NOx en la atmósfera provoca lesiones y daños en las plantas. También los NOx causan destrucción y distintos daños en los materiales.

martes, 26 de agosto de 2014

La lluvia ácida

Efectos de la lluvia ácida en un bosque de la República Checa

Efectos de la lluvia ácida en un bosque de la República Checa

El SO2 existente en la atmósfera por combustión de compuestos que contienen azufre, se puede convertir en SO3 por oxidación y seguidamente en H2SO4 por hidratación. El ácido sulfúrico es mucho más fuerte que el sulfuroso.

Por otra parte, el NO2 presente en la atmósfera se transforma en HNO3.

De esta manera, los óxidos de nitrógeno y azufre pueden viajar por la troposfera a largas distancias y depositarse en forma de lluvia ácida lejos de su lugar de origen. La lluvia ácida altera la química del suelo y destruye la vegetación. Grandes masas forestales del norte de Europa están afectadas. También afecta a los materiales, sobre todo a la piedra. Ello es la causa de la destrucción de numerosos monumentos