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• Juan Cristian Escobar Paniura

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CUADERNO

2.11.6. CONTAMINACION DEL AIRE

LIC. REINALDO DIAZ VELIZ

CONTENIDO

Presentación

............................................................

Resumen

............................................................

1.

Introducción

............................................................

2.

Atmósfera

3.

Componentes naturales del aire

4.

Causas de la contaminación atmosférica

5.

Naturaleza, origen y clasificación de los

............................................................ .............................. ....................

contaminantes del aire ..................................................

6.

7.

8.

5.1

Contaminantes primarios

..............................

5.2

Contaminantes secundarios

..............................

Fuentes contaminantes .................................................. 6.1

Naturales

............................................................

6.2

Agrícolas

............................................................

6.3

Tecnológicas (fijas y móviles) ..............................

Contaminantes, fuentes de emisión, efectos .................... 7.1

Monóxido de carbono ........................................

7.2

Dióxido de azufre

7.3

Oxidos de Nitrógeno ........................................

7.4

Hidrocarburos

........................................ ........................................

Factores topográficos y meteorológicos

....................

9.

8.1

Inversión de temperatura

8.2

Movilidad vertical y horizontal del aire

8.3

Inversión atmosférica

8.4

Inversión térmica y contaminantes

8.5

Neblumo fotoquímico ........................................

8.6

Contaminación de la estratósfera

..........

.............................

Planificación urbana y regional 9.1

..............................

.................... ....................

..............................

Zonas de protección sanitaria contra la contaminación del aire de origen industrial

10.

según tipo de instalación

..............................

Evaluación de la calidad del aire

..............................

10.1

Vigilancia de la atmósfera en zonas urbanas .......

10.2

Método de muestreo y análisis ....................

11.

Reglas para la vigilancia de la calidad del aire ..........

11.1

Principios de organización de la vigilancia 11.2

11.3

............................................................

Elección de los sitios de muestreo

Clasificación de los contaminantes Programas de vigilancia

12.

.................... 11.4 ........................................

Requisitos generales para el muestreo del aire .......... 12.1

Sitios de muestreo

12.2

Duración del muestreo ........................................

12.3

Condiciones para el muestreo ..............................

12.4

Contenido de la ficha del sitio de

muestreo.......... 13. aire

....................

........................................

Normas de calidad del

........................................ 13.1

Valoraciones máximas recomendadas de algunos contaminantes del aire ........................................

14.

Efectos de la contaminación atmosférica

....................

14.1

Daños a la economía ........................................

14.2

Daños a la vegetación ........................................

14.3

Alteraciones del medio ambiente

....................

14.4

Daños a los animales ........................................

14.5

Efectos fisiológicos sobre el hombre ....................

14.6

Efectos de las partículas en el aire sobre la salud humana

15.

Prevención y atmosférica....

control

.................................................. de

la

contaminación

15.1

Alternativas para mejorar la calidad del aire......

15.2

Control de la emisión de partículas

....................

15.3

Control de las emisiones gaseosas

....................

15.4

Algunas consideraciones sobre el control de las emisiones ..................................................

15.5

Reducción de la generación de contaminantes del aire ............................................................

Glosario

......................................................................

Bibliografía

......................................................................

PRESENTACION RESUMEN Este cuaderno persigue proporcionar información sobre los aspectos técnicos pertinentes, relacionados con la Prevención, Vigilancia y Control de la Contaminación Atmosférica. En su parte inicial pretende dar conocimiento sobre los agentes que contribuyen a la contaminación del aire, fuentes de emisión y tipos de contaminantes. Mas adelante presenta los factores topográficos y meteorológicos como elemento principal en la acumulación y dispersión de contaminantes, la planificación urbana, regional entre otros. La evaluación de la calidad del aire, normas y requisitos para el muestreo, los efectos de la contaminación atmosférica y las medidas de preveción, son otros de los aspectos considerados en el cuaderno.

1. INTRODUCCION La atmósfera es el resultado de los cambios geológicos que se gestaron en la evolución de nuestro planeta como parte del sistema solar planetario y de la acción contínua de los seres vivos. A pesar de que la composición de la atmósfera es mas o menos estable, está siempre en equilibrio autótrofos y heterótrofos, así como los diversos fenómenos geoquímicos. El llamado aire puro en realidad no existe puesto que hay un intercambio constante de materia entre los seres vivos, la hidrósfera, la atmósfera y la litósfera. La contaminación de aire tiene una ligera historia, que ya habla del uso de los combustibles fósiles como su causa. Desde muy antiguo los humos, las cenizas, el dióxido de azufre y otros productos de la combustión ordinaria, han sido considerados como una molestia, pero en la actualidad ya no se cree que la contaminación de la atmósfera sea simplemente una incomodidad, se ha adquirido la convicción de que también un peligro para la salud del hombre. Se han dado casos episódicos de intensa contaminación de la atmósfera que han acarreado sin duda aumento de la mortalidad y ciertas enfermedades como las bronquitis agudas, cáncer del pulmón, entre otras. La lucha contra la contaminación de la atmósfera no es posible ya limitarla a los residuos que dejan al quemarse los combustibles ordinarios. Las instalacciones industriales lanzan a la atmósfera emanaciones cada vez mas abundantes, diversas y complejas. El desarrollo contínuo de la industria, el empleo cada dia en mayor escala de motores de combustión interna y la densidad creciente de las poblaciones que respiran una atmósfera contaminada, agudizan cada vez mas el problema y acrecientan la dificultad de resolverlo con eficacia.

2. ATMOSFERA La atmósfera es la envoltura gaseosa que rodea la tierra mientras que el aire es una porción limitada de ella. A menudo, estos dos términos se usan indistintamente en el estudio ambiental. La atmósfera terrestre tiene una altura de unos 2 000 km. La densidad de los gases desciende con la altitud y la temperatura varía también conforme ésta, lo que permite separar arbitrariamente a la atmósfera en capas para su estudio. Estas capas se muestran en el siguiente diagrama. (Cuadro 1) CUADRO 1. ATMOSFERA

CAPAS

DE

LA

La tropósfera. Es la capa más importante y constituye el aire que respiramos. Ahí se observan los fenómenos meteorológicos que determinan el clima y se producen los vientos, por los cual, una masa determinada de aire puede dar la vuelta a la Tierra en unos pocos días. La o

temperatura desciende aproximadamente 1 C por cada 100 metros de altura hasta mantenerse constante en la altitud de la tropopausa. La estratósfera. Es semejante a la tropósfera; en ella hay poco vapor de agua y el gradiente de o

la temperatura es inverso, ya que la temperatura aumenta entre 10 y 20 C en 60 kilómetros de altura. Este incremento se debe a que el ozono absorbe las radiaciones ultravioletas e infrarrojas que provienen del sol. Una de las principales funciones de la estratósfera es que actúa como filtro de estas radiaciones. La mesósfera. Disminuye el ozono y la temperatura disminuye también al aumentar la altura o

hasta llegar a - 70 C. La termósfera o ionosfera. Es la capa de la atmósfera mas alejada de la tierra que se o

conoce, en ella la temperatura aumenta con la altura y a los 200 km sobrepasa los 500 C. Esto se debe a la absorción de la radiación solar ultravioleta por el oxígeno molecular y por el nitrógeno. En ella el aire estla ionizado por la incidencia de la radiación solar. 3. COMPONENTES NATURALES DEL AIRE El aire atmosférico es una mezcla de gases que, al parecer ha evolucionado durante varios miles de millones de años hasta llegar a la composición actual. Sus componentes naturales son nitrógeno, oxígeno y algunos gases inertes o nobles. Otros componentes como el bióxido de carbono y el vapor de agua son variables, según el lugar y el tiempo.

CUADRO 2.

COMPONENTES PRINCIPALES DEL AIRE

COMPONENTE

VOLUMEN, %

PESO, %

Nitrógeno, (N2)

78,03

75,58

Oxígeno, (O2)

20,99

23,08

Argón, (Ar)

0,94

1,28

Bióxido de carbono, (CO2)

0,035

0,053

Neón, (Ne)

0,0024

0,0017

Otros gases inertes

0,0024

0,0017

Hidrógeno, (H2)

0,00005

0,000004

4. CAUSAS DE LA CONTAMINACION ATMOSFERICA Algunos de los contaminantes mas importantes corresponden a los subproductos de todo tipo de combustiones, como las que se utilizan en las industrias, ya sea en las generadoras de vapor o energía eléctrica o como parte integrante de los diversos procesos industriales, en los sistemas domésticos de agua caliente, calefacción e incineración; en los servicios públicos, como plantas termoeléctricas y sistemas de disposición de residuales y basuras; en el transporte motorizado, ya sea en motores de explosión o del tipo Diesel, o en ferrocarriles y barcos. Además de la combustión constituyen fuentes importantes de contaminación los residuos industriales, especialmente los de la industria química, metalúrgica y petrolera, y los vapores orgánicos que salen al aire durante el almacenamiento y las operaciones de trasvacijado de solventes, gasolina y otros combustibles similares. No basta, sin embargo, que se vacien al aire algunos contaminantes para que exista un problema, éstos deben sobrepasar la concentración y el tiempo de parmanencia mínimos para llegar a representar un riesgo para la salud o la economía.

5. NATURALEZA, ORIGEN Y CLASIFICACION DE LOS CONTAMINANTES DEL AIRE Una vez que se hayan estudiado cuidadosamente algunas sustancias seleccionadas y que se haya declarado como contaminante del aire, es de interés inmediato conocer las principales fuentes de dichas sustancias. Las partículas sólidas que existen en la atmósfera son quemadas por la combustión de combustibles tales como el carbón y el combustóleo en hornos estacionarios y de motores de turbina en fuentes móviles. Los procesos de fabricación como el molido, fundición, trituración y molienda de granos también contribuyen a la contaminación del aire. La principal fuente de los óxidos de azufre proviene del consumo de combustibles que contengan azufre. Sin embargo, algunos compuestos de azufre son liberados a la atmósfera durante el procesamiento de minerales y de los procesos de fabricación que utilicen ácido sulfúrico. El monóxido de carbono es generado principalmente por la combustión incompleta de los combustibles carbonáceos en motores de automóviles y unidades de calefacción. Los hidrocarburos no quemados son el resultado de la combustión incompleta de los combustibles y durante la refinanción del petróleo. Una porción relativamente pequeña proviene de otras operaciones como la limpieza en seco, la evaporación de capas industriales y la limpieza de las piezas manufacturadas. Por tanto, podemos decir que los contaminantes del aire pueden presentarse en forma de gases, de partículas sólidas o de aerosoles líquidos. Estas formas pueden existir, ya sea separadamente o combinadas entre ellas; por ejemplo la partículas o las gotas líquidas pueden absorber los gases. Los agentes contaminantes gaseosos, constituyen apróximadamente el 90%

de la masa total emitida a la atmósfera, mientras que las partículas y los aerosoles líquidos constituyen el 10% restante.

Los contaminantes gaseoso proceden sobre todo de la combustión de carburantes y de la incineración de desechos. Cuando se trata de óxidos de azufre su principal origen es la combustión de carburantes en fuentes estacionarias. En las zonas donde se utiliza el carbón y los derivados residuales del petróleo para la calefacción pueden producirse altas concentraciones de SO2. Las partículas son emitidas por un grupo de fuentes bastante diversificado, lo que hace que sus

dimensiones,

formas,

densidad

y

composición

química

pueden

variar

considerablemente. La mayor parte de las partículas contaminadoras proviene de la utilización de carburantes, de la incineración de desechos y de los efluentes industriales. Aunque las partículas sólo representan el 10% de la cantidad de los agentes contaminantes emitidos a la atmósfera, constituyen un problema importante, ya que pueden influir de forma muy diversa en la salud y el bienestar. Estos agentes son rápidamente transportados y dispersados por el viento. Las partículas pequeñas permanecen durante largo tiempo en la atmósfera hasta el momento que desaparecen por la lluvia o se aglomeran en partículas mas grandes. En este orden de magnitud se encuentran las partículas respirables, es decir, partículas inferiores a 8 micras. Esta gama también comprende las partículas que aumentan la turbiedad atmosférica, que atenúan la radiación infrarroja que llega a la corteza terrestre y que pueden por ello influir en el clima a escala mundial. 5.1

Contaminantes primarios.

Diversos autores han clasificado a los diferentes tipos de contaminantes atmosféricos de distintos nombres. Entre estas clasificaciones están: -

Por sus características químicas;

-

Por sus características fíricas;

-

Por sus efectos;

-

Por sus fuentes de porducción o de emisión, etc.

Las sustancias que se encuentran en la atmósfera tal como fueron emitidas se conocen como contaminantes primarios

y,

contaminantes secundarios

como del aire a

aquellos contaminantes que resultan de la interacción de los contaminantes primarios entre sí. Los contaminantes primarios de la atmósfera son fundamentalmente: -

Partículas sólidas y líquidas en suspensión de tamaño variable, donde las relativamente grandes, que pasan de 10 ì, hasta las mas finas, que forman aerosoles y cuyo tama ño oscila entre 1 ì y menos de 0,05 ì.

Aunque se han identificado mas de 150 contaminantes de la atmósfera originados por las diversas actividades humanas, se desconocen todavía muchas de las impurezas existentes. Revisten importancia algunos contaminantes primarios que causan efectos notables sobre la salud y que son indicadores de contaminación, ellos son: humo y materia en suspensión, dióxido de azufre (SO2), dióxido de carbono (CO2), dióxido de nitrógeno (NO2) compuestos alogenados, sulfuro de hidrógeno, monóxido de carbono, plomo e hidrocarburos. (ver Cuadro 3). El dióxido de azufre (SO2) se desprende en la combustión de los compuestos de azufre presentes como impurezas en muchos carbones y aceites pesados. Durante la combustión, una parte del azufre de esos combustibles pueden oxidarse aún mas y dar lugar a la producción de trióxido de azufre. Se producen elevadas cantidades de SO2 en los combustibles utilizados para la calefacción y la generación de energía.

Los grandes consumidores industriales de esos combustibles utilizan chimeneas altas que permiten una mayor dispersión en la atmósfera, en otros casos se ha recurrido al procedimiento de microlocalizar las grandes industrias lejos de las ciudades. Se emplean también procedimientos de absorción del SO2 de los gases de las chimeneas, convirtiendo el contaminante en ácido sulfúrico o en azufre y otros mecanismos. Independientemente de los posibles efectos del SO2 sobre la salud, esta sustancia, conjuntamente con el humo se consideran como indicadores de la contaminación del aire, mas que como contaminantes específicos causantes de los efectos. Las concentraciones de partículas en suspensión es un índice útil de la contaminación del aire debido a las actividades humanas o a causas naturales. Las variaciones de la concentración están en ocasiones intimamente relacionadas con los factores meteorológicos y con las costumbres del hombre. Otro contaminante primario de importancia en el dióxido de carbono (CO2) por constituir cuantitativamente el principal gas con efecto de invernadero. La oxidación de los combustibles naturales tales como el carbón, petróleo y gas, aporten una cantidad considerable de CO2 a la atmósfera. 5.2

Contaminantes secundarios.

La masa atmosférica contaminada se comporta muy inestable, física y químicamente, y los distintos procesos de transformación natural de los contaminantes dan lugar a la aparición de compuestos químicos secundarios. Las sustancias contaminantes que mayor interés revisten para el hombre, no son químicamente inertes, ni permanecen indefinidamente retenidas en la atmósfera; una vez liberadas, su dispersión va acompañada de una compleja cadena de reacciones químicas y de procesos físicos (Lunge, 1963).

Una de las transformaciones mas importantes que ocurre en la solución y oxidación del SO2, produce ácido sulfúrico y sulfatos. La solución puede producirse en superficies libres de agua o terrenos humedos y otras superficies sólidas, en la vegetación y en las gotas de agua que componen la niebla, las nubes y la lluvia. Este proceso tiene una importancia práctica inmediata en lo que respecta a la corrosión de los materiales y daños ecológicos (lluvia ácida). Si la oxidación ocurre en presencia de amoníaco, aparece sulfato de amonio hidrocospico que tiene efectos importantes en la visibilidad en forma pulverizada. La complejidad de los procesos que pueden ocurrir se refleja en la variabilidad de la permanencia efectiva del SO2 en la atmósfera, que puede ir desde una hora a varios días (Robinson 1970). La otra cadena de procesos de gran interés es la que se traduce en el "smoq fotoquímico". La disociación fotoquímica del dióxido de nitrógeno y otros contaminantes primarios produce ozono, que a su vez reacciona con los hidrocarburos y forma compuestos con propiedades irritantes. Las condiciones meteorológicas favorables para estos procesos son el transporte y dispersión atmosférica limitados con una insolación abundante, combinación cuya eficacia es máxima hacia las primeras horas de la tarde, lo cual demuestra que la luz solar esta formando ozono y oxidantes a partir de las impurezas atmosféricas.

CUADRO 3.

CONTAMINANTES PRIMARIOS, EFECTOS Y FUENTES

CONTAMINANTE

EFECTO EN LA SALUD

PRINCIPALES FUENTES

Monóxido de Carbono CO

Impide el transporte de oxígeno en la sangre. Causa daños en los sistemas nervioso central y cardiovascular.

Uso de combustibles fósiles

Bióxido de Azufre, SO2 Trióxido de Azufre, SO3

Cardiovasculares y respiratorias

Combustión de carbón y petróleo que contiene azufre

Bióxido de Nitrógeno, NO2 Monóxido de Nitrógeno, NO

Tracto respiratorio alto y bajo

Plantes generadoras de energía eléctrica. (Combustión a alta temperatura de com-bustibles fósiles

Hidrocarburos no saturados y aromáticos

Algunos tienen pro-piedades cancerígenas, teratogénicas mutagénicas

uso de petróleo, gas natural y carbón

Macropartículas - Sólidas - Líquidas

Respiratorio, gastro-intestinal, sistema nervioso central, renal, etc.

Actividades indus-triales, de transporte, de combustión y causas naturales.

6. FUENTES CONTAMINANTES En la enumeración de las fuentes de contaminación de carácter regional no sólo se incluyen los productos de la tecnología, sino también los elementos de origen natural que son agentes de contaminación directos (por ejemplo: aeroalergenos o bacterias productoras de enfermedades), o bien actúan entre si con otras emisiones contaminadoras que alteran sus características, es necesario considerar las emisiones resultantes de las prácticas agrícolas y no debe pasarse por alto la tendencia a la descentralización industrial, que esparce agentes de emisión de la contaminación fuera de las zonas habitadas hasta lugares situados a 100 km o mas de los núcleos urbanos.

El empleo de un producto puede dar lugar a una contaminación por evaporación (por ejemplo: pinturas y disolventes), o por desgastes (ejemplo: neumáticos). Las industrias de fundición, productos químicos, construcción, papel y muchas otras, contribuyen a cargar la atmósfera con elementos contaminantes, pero las emisiones mas importantes, son las que proceden de procesos directos de conversión de energía, cuando se queman carburantes para el transporte, para la producción de energía eléctrica y para la calefacción. Es imposible hacer una enumeración completa de los materiales emitidos, pero entre ellos hay partículas grandes y pequeñas, aerosoles, gases, mezclas de sulfuro, nitrógeno y carbono, materias halógenas y radioactivas. 6.1

Naturales.

El agente de contaminación natural mas corriente es el polvo transportado por el viento, aunque las materias biológicas, las esporas, los pólenes y las bacterias pueden a veces producirse en cantidades suficientes para plantear problemas lejos de sus fuentes naturales. 6.2

Agrícolas.

Las prácticas agrícolas pueden crear materias biológicas contaminadoras, pero los contaminantes mas importantes son insecticidas y herbicidas que se utilizan en la agricultura. 6.3

Tecnológicas (fijas y móviles).

Una vez que se hayan estudiado cuidadosamente algunas sustancias seleccionadas y que se les haya declarado como contaminantes del aire, es de interés inmediato conocer las principales fuentes de dichas sustancias. Las partículas sólidas que existen en la atmósfera son generadas por la combustión de combustibles tales como el carbón y el combustóleo en hornos estacionarios y de gasolina, aceite diesel y combustible para motores de turbina en fuentes móviles.

En los vehículos de motor existen cuatro fuentes de contaminación del aire, que son: el tubo de escape, el carter, el carburador y el tanque de gasolina. La distribución de los contaminantes según sus fuentes en los vehículos es la siguiente: a)

Pérdida por evaporación en el tanque de la gasolina y en el carburador: 20% de hidrocarburos.

b)

Respiradero del hidrocarburos.

cárter:

25%

de

los

c)

Tubo de escape: 50% de los hidrocarburos y la casi totalidad del plomo, del monóxido de carbono y de los óxidos de nitrógeno.

La composición química de los hidrocarburos han sido objeto de muchos y muy cuidadosos estudios para la identificación de los compuestos, lo que es sumamante importante desde el punto de vista práctico, ya que el índice de reacción fotoquímica de la atmósfera esta intimamente relacionado con la estructura de hidrocarburo de que se trate. Carburación . La función del carburador es suministrar una mezcla homogénea de vapores del combustible y el aire a las relaciones de mezcla requerida para la satisfactoria operación del motor ante un intervalo amplio de condiciones de operación. Se incluyen entre ellas, el arranque en frío, calentamiento, aceleración, carga parcial, carga total, marcha en vacío, etc. Debido a ciertos factores de los carburadores y las propiedades de las gasolinas específicas, no será posible suministrar siempre al motor la mezcla correcta vaporizada de combustible y aire. Esto significa un aumento en las emisiones de gases del escape. En resumen, se puede llegar a la conclusión de que se podrá obtener alguna reducción de las emisiones del escape por: 1)

Carburadores mejorados.

2)

Atraso chispa.

de

la

3)

Baja relación entre la superficie y el volumen en la cámara de combustión.

La contaminación de la atmósfera con plomo procedente de vehículos de motor se debe a los compuestos alquílicos de ese metal que se añaden a la gasolina para evitar detonaciones, y en cada litro puede haber hasta 1 g de tetraetilo de plomo y otros compuestos. La mayor parte de los productos de descomposición pasan a la atmósfera en forma de partículas dispersas y un tercio apróximadamente queda en el motor y el tubo de escape o sale en forma de partículas mas gruesas. En comparación con los motores de gasolina, los motores diesel emiten cantidades mucho menores de monóxido de carbono y los gases de escape no contienen plomo, en cuanto a los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos sus concentraciones son prácticamente iguales. Estos vehículos tienen poca influencia sobre la contaminación del aire en las zonas urbanas porque son menos numerosos. La principal fuente de gases de los motores diesel es el tubo de escape. Los carburantes Diesel suelen contener mas azufre que la gasolina, por lo cual los motores de este tipo emiten a veces SO2. 7. CONTAMINANTES, FUENTES DE EMISION, EFECTOS. Las actividades industriales, el uso de automóviles y otros medios de transporte, los diferentes procesos de manufactura y la combustión de la basura producen gases y humo. Tan sólo e Estadois Unidos de América se calcula que cada año se liberan mas de 200 millones de toneladas de contaminantes a la atmósfera. Cuando estos productos se liberan al aire no desaparecen sino que en realidad, producen una grade contaminación del aire, ya que, cuando se mezclan con la atmósfera, pueden integrarse a

ella en forma semipermanente. Los problemas de la contaminación atmosférica se originan cuando estos contaminantes se acumulan en determinadas zonas geográficas. Los gases y macropartículas producidos por la sociedad industrial que son liberados a la atmósfera, se conocen como contaminantes primarios del aire. Es conveniente recordar que algunos de estos compuestos son producidos también en cantidades apreciables por fuentes naturales y biológicas, entre ellas las volcánicas y geológicas. 7.1

Monóxido de carbono.

Es un producto del uso de combustibles fósiles. Se forma por la combustión incompleta de carbono o de sus compuestos. 2C + O2 ----------- 2CO En los vehículos con motores de combustión interna es común que se forme monóxido de carbono, en consecuencia, este producto se acumula en las zonas urbanas, cerca de las vías rápidas y de las calles de gran movimiento y su concentración varía conforme aumenta o disminuye el tránsito. Fuentes de emisión. La principal fuente de emisión de monóxido de carbono son los medios de transporte. Mas del 90% de este producto proviene de los automóviles y el resto de vehículos como aeroplanos, camiones y ferrocarriles de diesel. Los gases que entran a la atmósfera como contaminantes se pueden dispersar y diluir en el aire. Los problemas de la contaminación del aire se presentan cuando los contaminantes quedan atrapados dentro de masas de aire móviles. La mayoría de los contaminantes primarios se mantienen en el aire durante cierto período, pero, depués, se eliminan debido a reacciones químicas y bioquímicas. La última región a la que llega un contaminante se conoce como depósito final.

Por ejemplo, al parecer el monóxido de carbono se elimina del aire por acción de algunos microorganismos del suelo, por esto se dice que el destino o depósito final del monóxido de carbono es el suelo. Es de gran importancia la existencia de un depósito final para un contaminante ya que, a falta de él, el contaminante se acumularía peligrosamente en la atmósfera. Efectos. A los niveles de concentración en que se encuentra en el aire urbano, no parece afectar a las plantas pero es venenoso para los seres humanos, ya que interfiere con el transporte de oxígeno en la sangre. La hemoglobina (Hb) es el compuesto de la sangre que transporta el oxígeno en el cuerpo, para esto, se combina con el oxígeno en los pulmones y forma la oxihemoglobina (HbO2). Esta reacción no es reversible por lo que el CO se une firmemente con la hemoglobina y evita el transporte normal del oxígeno. Las reacciones bioquímicas son: Hb + O2 ----------- HbO2

(1) normal

Hb + CO ---------- HBCO

(2) interfiere con (1)

La cantidad de monóxido de carbono que se absorbe en la sangre depende de la cantidad de éste en el aire.

CUADRO 4.

EFECTOS DEL MONOXIDO DE CARBONO EN LA SALUD

HbCO (%)

EFECTOS

Menos de 1,0

Ningún efecto aparente

1,0 - 2,0

Efectos en la conducta

2,0 - 5,0

Efectos en el sistema nervioso central: incapacidad para determinar o distinguir intervalos de tiempo, fallas en la agudeza visual, en la discrimina-ción de la brillantez y algunas otras funciones motores. Cambios funcionales cardiacos y pulmonares. Dolores de cabeza, fatiga, somnolencia, coma, falla

Mas de 5,0

respiratoria, muerte.

10,0 - 80,0

Los efectos en la salud se hacen mas graves conforme aumentan los niveles de concentración de HbCO o el tiempo de la exposición. 7.2

Dióxido de azufre, SO2.

Es un contaminante primario que se produce en a combustión de carbón y petróleo que contienen azufre: S (combustibles) + O2 --------------- SO2 El SO2 también se produce en la refinación de ciertos minerales que son sulfuros. 2 PbS + 3O2 --------------------- 2PbO + 2 SO2

El SO2 es el contaminante del aire derivado del azufre mas importante; sin embargo, algunos procesos industriales emiten trióxido de azufre, SO3, el cual se forma también en la atmósfera en pequeñas cantidades debido a la reacción entre el SO2 y el oxígeno: 2 SO2 + O2 -------------------- 2 SO3 Algunas macropartículas del aire catalizan esta reacción. A veces, el SO2 y el SO3 se mencionan en forma conjunta como óxidos de azufre, SOx. Fuentes de emisión. La mayor parte de los SOx antropogénicos proviene de la combustión de carbón y petróleo en las plantas generadoras de electricidad (carboeléctricas y termoeléctricas). Los procesos industriales que mas contribuyen a la presencia de SOx en la atmósfera son la calcinación de los minerales de sulfuro, la refinación del petróleo, la producción de óxido sulfúrico y la de coque a partir del carbón. Los óxidos de azufre se eliminan del aire mediante su conversión en ácido sulfúrico y sulfatos. En esta forma terminan depositándose sobre la tierra o en el mar, ya sea con la precipitación pluvial o sedimentándose en forma de partículas. Efectos. Los óxidos de azufre del aire pueden inhibir el crecimiento de las plantas y ser letales para algunas de ellas. Cuando las plantas están expuestas a concentraciones subletales de dióxido de azufre durante largos períodos, el follaje muere y se seca. Las plantas se ven afectadas cuando las diversas especies vegetales son diferentes. No se sabe todavía cuales efectos a largo plazo pueda tener en los seres humanos la exposición a concentraciones bajas de SO2.

No existen pruebas concluyentes de que este gas provoque enfermedades respiratorias, pero se ha encontrado una correlación específica entre la incidencia de SOx en la atmósfera y el índice de muertes por enfermedades crónicas cardiovasculares y respiratorias.

7.3

Oxidos de nitrógeno, NOx

El dióxido de nitrógeno (NO2) es un contaminante primario del aire. El NO, también llamado óxido nítrico es un gas incoloro e inodoro, en tanto que el NO2 es un gas de color rojozo, de olor fuerte y asfixiante parecido al del cloro. El óxido nítrico se forma en el aire mediante la reacción de oxígeno con el nitrógeno. N2 + O2 ----------------- 2 NO Esta reacción ocurre a altas temperaturas durante el uso de combustibles fósiles. El NO2 se forma por la reacción del NO con el O2 del aire: 2 NO + O2 ------------------- 2 NO2 Fuentes. Ciertas bacterias emiten una gran cantidad de óxido nítrico hacia la atmósfera, por lo que constituye una fuente natural que no es posible controlar. La mayor parte de los óxidos de nitrógeno producidos por fuentes artificiales se derivan de las plantas generadoras de energía eléctrica, en las que la alta temperatura de la combustión de los energéticos facilita la formación de estos óxidos. Efectos. No se conocen con certeza los efectos de los NOx en las plantas. Sin embargo, algunos contaminantes secundarios que se forman a partir de los óxidos de nitrógeno son mortales para las plantas.

El dióxido de nitrógeno afecta los pulmones y es tóxico. Actualmente se investiga si produce daño en la población humana que está expuesta durante largos períodos a bajas concentraciones de estos óxidos. 7.4

Hidrocarburos (HC).

Se consideran como contaminantes primarios y actualmente tienen importancia por la gran cantidad de fuentes y volumen de sus emisiones al aire. Aquí solamente se consideran a los que mas se vierten al aire. Fuentes de emisión. Los hidrocarburos entran al aire por evaporación de los productos de combustibles fósiles, como la gasolina. Los hidrocarburos que no se queman totalmente durante la combustión de la gasolina, el petróleo, el carbón y la madera se escapan también a la atmósfera. Los vehículos de transporte son la principal fuente de hidrocarburos. Sin duda, la mayor producción de hidrocarburos se debe a las actividades de la industria petrolera. Los automóviles emiten hidrocarburos por evaporación del combustible y, en forma de hidrocarburos no quemados a través del tubo de escape. Efectos. Algunos hidrocarburos son tóxicos para las plantas y animales a concentraciones relativamente altas (500 ppm). 8. FACTORES TOPOGRAFICOS Y METEOROLOGICOS. Todos los contaminantes del aire emitidos por fuentes puntuales y distribuidos, son transportados o concentrados por condiciones meteorológicas y topográficas. El ciclo de estancia aérea se inicia con la emisión de los contaminantes seguido por un transporte y difusión de la atmósfera. El ciclo se completa cuando los contaminantes se

depositan sobre la vegetación, el ganado, las superficies del suelo, del agua y otros objetivos, cuando son arrastrados de la atmósfera por la lluvia o se escapan al espacio. En algunos casos los contaminantes se pueden volver a introducir en la atmósfera por la acción del viento. En aquellas regiones donde las condiciones topográficas y meteorológicas conducen a la acumulación y concentración de los contaminantes, como en el caso de la Ciudad de los Angeles, los contaminantes pueden acelerar el deterioro de los edificios y afectar la salud pública, así como la vegetación aérea. Durante el período en que el viento arrastra los contaminantes, pueden experimentar cambios físicos y químicos. El neblumo con la consecuente irritación a los ojos, es el resultado de la interacción en la atmósfera de los óxidos de nitrógeno, ciertos hidrocarburos y la energía solar. En las grandes áreas urbanas, los contaminantes emitidos por numerosas fuentes puntuales, así como de fuentes distribuidas se dispersan sobre toda el área geográfica. Cualquier sitio dado dentro del área urbana recibe contaminantes en cantidades variables procedentes de las diversas fuentes, dependiendo de los vientos existentes, la presencia de edificios altos, etc. Si no se ha de exceder la contaminación permisible de un determinado contaminante de un lugar dado, será necesario establecer las contribuciones de las diferentes fuentes individuales.

La dispersión de un contaminante en la atmósfera es el resultado de tres mecanismos dominantes: 1.

El movimiento medio general del aire que transporte el contaminante en la dirección del viento.

2.

Las fluctuaciones turbulentas de la velocidad que dispersan el contaminante en todas direcciones.

3.

La difusión de masa debido a los gradientes de concentración. Además las características aerodinámicas generales, como el tamaño, forma y peso, afectan en el terreno o son mantenidas en el aire.

Es necesario conocer el grado de estabilidad de la atmósfera si se desea estimular su capacidad para dispersar los contaminantes que recibe de las fuentes producidas por el hombre. Se define una atmósfera estable como aquella que no muestra mucho mezclado o movimientos verticales. de aquí resulta por los contaminantes emitidos una de las superficies del suelo tienden a permanecer ahí. Los factores atmosféricos que pueden modificar a los diversos contaminantes son: temperatura, humedad y vientos. Temperatura. Durante la temperatura de frío se utiliza mas combustible, para la calefacción de las casas y por otra parte el calor en forma de radiaciones solar, al actuar en las capas superiores de una atmósfera recargada de contaminantes, impide las corrientes verticales y contribuye a formar tanto el neblumo normal como el neblumo fotoquímico. Humedad. En días y regiones con humedad elevada, el dióxido de azufre se transforma mas fácilmente en ácido sulfúrico, el cual es muy corrosivo y contribuye a la "lluvia ácida". Vientos. El aire normalmente, circula de las zonas de alta presión a las de presión mas baja; asímismo, las masas de aire caliente, por ser mas livianas, ascienden a las regiones mas elevadas de la atmósfera. Como se vió antes, hay una relación indirecta entre la altura y la temperatura, a medida que se asciende, la temperatura disminuye, pero ocasionalmente hay excepciones en las cuales la temperatura es mayor en las partes altas. Esto ocurre en zonas localizadas, y se conoce como inversión térmica, en este caso no existen las corrientes de aire verticales. 8.1

Inversión de temperatura.

Una de las formas naturales de movimiento de las capas atmosféricas se lleva a cabo mediante el ascenso del aire que se ha calentado cerca de la superficie terrestre, el cual, por esta diferencia de temperaturas, es menos denso que el aire de las capas superiores y tiende a subir mientras su temperatura sea mayor que la de las capas de aire que atraviesa. Este movimiento ascendente vertical del aire tibio es acompañado por el movimiento descendente del aire frío de las capas superiores, que es mas denso. Estos movimientos ocurren normalmente en la atmósfera y, gracias a esta movilidad también conocida como inestabilidad atmosférica, los contaminantes pueden subir junto con el aire y dispersarse en las capas superiores de la atmósfera.

8.2 Movilidad vertical y horizontal del aire Generalmente en las noches esta situación se invierte, ya que la temperatura de la tierra no alcanza a calentar el aire cercano a ella, por lo que permanece frío y no puede subir mientras no alcance una temperatura tal que le permita ascender y mezclarse con la capa de aire tibio que está arriba de él.

8.3 Inversión atmosférica Este fenómeno, por el cual se genera una zona definida de "aire estancado" es frecuente en ciertas zonas y, en algunaas de ellas puede presentarse incluso diariamente. Si la atmósfera está limpia, una inversión atmosférica no causa problemas; sin embargo en la actualidad la atmósfera sólo está razonablemente limpia en las zonas rurales y, por lo tanto para los grandes centros urbanos e industriales, las inversiones térmicas de la atmósfera son un peligro contínuo, ya que en estas condiciones, junto a la superficie terrestre no sólo se queda atrapado el aire frío sino, con él, todo los contaminantes que se generen a partir del momento en que se inicie la inversión y hasta que ésta cese.

8.4

Inversión térmica y contaminantes.

Esta acumulación de contaminantes de todo tipo se agrava cuando las condiciones favorecen, además, que se condense la humedad atmosférica. El aire tibio puede contener proporcionalmente mas humedad que el frío, por lo que, cuando el aire se enfría, el vapor de agua tiende a condensar y a transformarse en niebla, lo que dependerá de la proporción de agua en la atmósfera y de la temperatura. Por lo tanto, durante una inversión atmosférica térmica es muy probable que se forme niebla. Adicionalmente, en estas condiciones las partículas sólidas y líquidas que están como contaminantes del aire favorecen la formación de pequeñas gotas de niebla y su estabilidad, ya que actúan como núcleos para ellas. Esta niebla que incluye partículas de contaminantes, en especial carbón, es lo que se conoce como "neblumo", palabra formada a partir de niebla y humo y que corresponde al término inglés smog, el cual, a su vez, deriva de smoke (humo) y fog (niebla).

La humedad atmosférica condensada como niebla, participará, además en numerosas reacciones químicas, entre ellas las que transforman los óxidos de azufre y nitrógeno en los ácidos correspondientes. Ocasionalmente, las inversiones térmicas pueden durar varios días sobre todo en temporadas de invierno o cuando las condiciones topográficas o atmosféricas dificultan el movimiento del aire. Estas inversiones de larga duración son las que han causado los graves incidentes debidos a la contaminación del aire en diversas partes del mundo que se mencionaron antes. Debe hacerse notar que para que los contaminantes se queden atrapados, no es forzoso que ocurra una inversión térmica ya que basta que las masas de aire queden inmóviles por cualquier motivo, por ejemplo porque la velocidad del movimiento ascendente de la masa de aire sea menor que la del descendente o porque no haya movimiento horizontal de ésta. 8.5

Neblumo fotoquímico.

Una vez que los contaminantes primarios han quedado atrapados en las capas inferiores de la atmósfera, las condiciones de humedad y temperatura pueden propiciar que reaccionen entre sí y con los componentes normales de la atmósfera. Estas reacciones requieren de la energía de la luz solar, por lo que se les llama reacciones fotoquímicas. A los productos resultantes de ellas se les llama contaminantes secundarios y, al neblumo que se produce, se le conoce como neblumo fotoquímico. 8.6

Contaminación de la estratósfera.

Como ya se dijo, la atmósfera e considera estructurada para fines prácticos, en capas concentricas que se distinguen unas de otras por los cambios de temperatura que ocurren en ellas en relación con la altitud.

En ella los vientos son predominantes de Este a Oeste, pero no tienen movilidad vertical; por lo tanto, se caracteriza por una extrema estabilidad vertical. Por esta razón, es factible que los contaminantes que lleguen a ella se repartan en pocas semanas en una franja angosta situada a lo largo de la latitud de origen. Después, esta banda se dispersará en el hemisferio de origen en dirección norte-sur y, finalmente, abarcará todo el mundo. La fracción de de contaminantes que llegue a bajar a la tropósfera pasará, con relativa rapidez, a la superficie terrestre por medio de las lluvias o la turbulencia de las masas de aire. Así, la estratósfera puede considerarse como región atmosférica "estancada" y, por eso puede acumular por largo tiempo los contaminantes que lleguen a ella. Se considera que el tiempo medio de residencia en la estratósfera de una sustancia, o sea, el tiempo para que la mitad de un contaminante regrese a la tropósfera, es de dos años. Esto hace que la contaminación de la estratósfera sea un problema de gran riesgo para el mundo entero. la temperatura elevada de la estratósfera superior se debe a la presencia en ella de cantidades elevadas de ozono, las cuales alcanzan su máximo a una altitud de 25 a 30 km. Aunque el ozono constituye una fracción muy pequeña de la atmósfera (menos del 0,0001%) es un absorbente muy efectivo de los rayos ultravioletas de alta energía de las radiaciones solares, que son los biológicamente activos. Esto se debe a que el ozono absorbe fuertemente las radiaciones de longitud de onda entre 200 y 350 nm, con el máximo de 255 nm para efectuar la reacción: UV O3 ----------------------------------------------- O2 + O 200 - 350 nm De esta manera, impide que lleguen a la superficie terrestre las radiaciones de longitud de onda inferior a los 290 nm que son las de mayor energía.

Al mismo tiempo, esta absorción hace que la energía de las radiaciones ultravioletas se transforme en radiaciones infrarrojas que se traducen como calor para la estratósfera. De esta manera, el ozono calienta la estratósfera y crea, al mismo tiempo, la inversión térmica que se mencionó antes, lo cual aunado a la inmovilidad de las masas de aire hace que esta inversión se pueda considerar como permanente. El ozono se encuentra en equilibrio dinámico por medio de una serie muy compleja de reacciones químicas competitivas y mecanismos de transporte. Las reacciones incluyen los siguientes pasos de formación: .

O2 + luz ----------------------- O + O

.

.

O2 + O + M ----------------- O3 + M En esta última, M representa a cualquier molécula o superficie y se conoce como tercer grupo. Las reacciones que destruyen el ozono son: O2 + luz ----------------------- O2 + O

.

.

O3 + O ----------------------- 2O2

9.

PLANIFICACION URBANA Y REGIONAL.

Al intentar hacer un uso mas conveniente del recurso aire es necesario mantener un contacto estrecho y permanente con las instituciones a cargo de la planificación física y el desarrollo económico. El deterioro de las condiciones ambientales y de la salud humana, sólo se podrá preveer si desde la base de planificación de los proyectos de desarrollo industrial se tiene en cuenta la relación entre los adelantos tecnológicos y el mantenimiento de calidad ambiental. Cualquier instalación industrial que expulse gases u otras sustancias contaminantes a la atmósfera en las proximidades de los asentamientos humanos, requiere que antes de aprobar su ubicación, se tenga en cuenta el tipo de industria, las posibles emisiones por el exceso tecnológico o en

caso de accidente, y las condiciones climáticas y topográficas de la zona, a fin de garantizar la calidad ambiental con el establecimiento de zonas de protección sanitaria. Cada vez se reconoce en mayor grado que la industrialización debe ir acompañada de programas de acción social, educativa y sanitaria. Las medidas para prevenir y controlar la contaminación del aire, deben basarse en criterios donde prime el interés social de protección del ambiente sobre los intereses individuales o de grupo. La principal medida está dada por el empleo adecuado y armónico del territorio, instrumentado mediante una eficaz legislación sanitaria. En la planificación urbana y regional los tres elementos fundamentales para lograr un ambiente libre de contaminación atmosférica, son: a)

Elección correcta del lugar para microlocalizar la ciudad o zona industrial, tomando en consideración todas las condiciones naturales y climatológicas.

b)

Zonificación rigurosa del territorio habitado.

c)

Creación de zonas de protección sanitaria alrededor de las instalaciones industriales que contaminen la atmósfera.

La planificación correcta del territorio hace posible evitar la excesiva concentración de instalaciones industriales y distritos residenciales demasiado cercanos unos a otros, y también permite sentar las bases, en una etapa temprana de proyecto de una industria, para tomar toda una serie de medidas encaminadas a reducir la contaminación del aire en particular. En la planificación urbana y regional se debe prestar especial interés a la microlocalización de las nuevas empresas industriales que constituyen fuentes potenciales de contaminación atmosférica. Estas industrias se ubicarán de forma tal que su influencia perjudicial se vea reducida al mínimo; y se establecerán zonas de protección sanitaria con arbolado alrededor de

dichas industrias, lo que es de vital importancia para la prevención de la contaminación del aire en las zonas residenciales contiguas. 1 000 m. para las industrias de clase I 500 m. para industrias de clase II 300 m. para industrias de clase III 100 m. para industrias de clase IV 50 m. para industrias de clase V De acuerdo con la emisión de sustancias tóxicas en base al tipo de instalación industrial. La autoridad sanitaria competente podrá exigir que la zona de protección sea cumplida, si la industria aumenta su capacidad de producción, si los métodos de purificación de los contaminantes no resultan eficaces o si la empresa pone en funcionamiento nuevas instalaciones

que

empleen

métodos

de

producción

nocivas

aún

no

estudiadas

convenientemente. Las industrias se ubicarán a sotavento de las zonas residenciales más próximas, tomando en cuenta la dirección del viento que predomina durante la mayor parte del año, en base a las observaciones de varios años. La topografía del terreno debe tenerse también en cuenta; las industrias cuyo principal riesgo sanitario sea la contaminación por gases, polvo y humo, deben situarse en terrenos mas elevados para facilitar la dilución de los residuos en las capas superiores de la atmósfera. En lo que respecta a la contaminación atmosférica los vehículos de motores cuyo principal riesgo es el monóxido de carbono, la principal medida de planificación urbana es la ubicación correcta de las zonas residenciales lejos de las líneas de ferrocarril y de las carreteras importantes contaminadas con gases de escape, la construcción de calles y avenidas anchas que permitan una mayor disposición de estos gases. 9.1

Zonas de protección sanitaria contra la contaminación del aire de origen industrial según tipo de instalación.

Los establecimientos industriales, de acuerdo a su grado de peligrosidad y nocividad en cuanto a las sustancias que emiten, a las condiciones del proceso tecnológico y al control de los contaminantes lanzados a la atmósfera, se clasifican en cinco clases. Clase I siguientes:

incluye

las

industrias

-

fábricas y plaguicidas,

plantas

mezcladoras

-

fábricas y plantas (fertilizantes),

-

producción de cemento (mas de 150 000 toneladas al año),

-

plantas o tenerías que procesan los residuos del cuero y desechos de la industria de la

mezcladoras

de de

abonos

químicos

carne, -

petroquímicas,

-

producción de nitrógeno,

-

producción nítrico,

-

producción humo,

-

producción clorhídrico,

-

producción de cloro,

-

similares.

de de

ácido negro

de

de ácido

Clase II comprende las industrias que se expresan a continuación: -

producción de abesto-cemento,

-

laboratorios de producción de preparados químicos y sintéticos medicinales,

-

producción de cemento portland en cantidades menores de 150000 toneladas por año,

-

plantas de fertilizantes a base de huesos triturados o calcinados,

-

fundición de metales no ferrosos con horno eléctrico,

-

producción de plástico,

-

canteras (molinos, etc.),

-

similares.

Clase III quedan incluidos en este grupo los siguientes tipos de industrias: -

producción de betún y otros productos de residuos de la hulla, petróleo y carbón vegetal,

-

producción de sales minerales,

-

producción de acumuladores (de gran capacidad),

-

producción de cables con envoltura de plomo y goma,

-

artículos de carpintería en general para edificios,

-

astilleros y fabricación de artículos de madera para la construcción de barcos,

-

elaboración de cueros de animales grandes (becerros, caballos y otros),

-

mataderos de animales pequeños y de aves,

-

industrias de conservas de productos del mar,

-

centrales azucareros,

-

desmotadoras de algodón,

-

plantas elaboradoras de motores,

-

similares.

Clase IV incluye las industrias siguientes: -

producción de jabón (grandes proporciones),

-

producción de preparados orgánicos,

-

producción de pinturas,

-

producción de gas de petróleo en cantidad de 100 m /horas,

-

producción de maquinarias y equipos para la industria electrónica,

-

extracción de sal común,

-

producción de piezas de hormigón prefabricado,

-

producción de artículos de cerámica refractaria,

-

producción de ladrillos,

-

producción de artículos de loza y porcelana,

-

producción de cueros artificiales,

-

producción de calderas,

3

-

empresas tabacaleras,

-

tostaderos de café,

-

papel (de trapo o pulpa de celulosa),

-

producción de grafito para lápices,

-

acumuladores (poca producción),

-

similares.

Clase V quedan incluidas en ella las siguientes industrias: -

producción de artículos comerciales,

-

producción de perfumería,

-

producción de tintes naturales,

-

producción de oxígeno e hidrógeno condensado,

-

producción de fósforos comerciales,

-

producción de artículos de yeso y barro,

-

empresas de carpintería y ebanistería,

-

talleres de producción de hilazas de tela de algodón, lino y seda,

-

producción de calzado,

-

elaboración de embutidos,

-

producción de cervezas, de maltas y preparación de levaduras,

-

refinerías de azúcar,

-

producción de derivados lácteos (mantequilla, quesos y otros),

-

panaderías y fábricas de macarrones, fideos y pastas,

-

preparación de comidas,

-

fábricas de confituras,

-

fábricas de aceites de mesa,

-

frigoríficos con capacidad superior a 600 toneladas,

-

extracción de piedras por medios no explosivos,

-

similares.

10.

EVALUACION DE LA CALIDAD DEL AIRE.

La contaminación atmosférica en las zonas urbanas proviene de muchas fuentes, cuyo tipo e importancia depende del emplazamiento y el clima. Cualquier zona urbana tendrá en la atmósfera una mezcla de contaminantes de origen muy diverso, por ejemplo de instalaciones térmicas (industriales y domésticas), procesos industriales, incineradores de basura, automóviles y otros vehículos de transporte. El denominado perfil de contaminación atmosférica puede variar mucho de un lugar a otro. La concentración de contaminantes depende no sólo de las cantidades emitidas, sino también, de la medida en que la atmósfera puede absorber o dispersar el exceso. A ese respecto las zonas urbanas presentan características especiales. Por ejemplo, están situadas en una cuenca pluvial, en litorales, cerca de un lago o en el fondo de un valle. Todos esos emplazamientos pueden influir mucho en la dispersibilidad y producir tipos específicos de contaminación. En las ciudades hay también numerosos factores que influyen en la concentración de los contaminantes del aire. Cabe citar por ejemplo la escasa ventilación del centro urbano donde se concentran los edificios y la agrupación de fuentes contaminantes en los sectores industriales y comerciales, cerca de las carreteras, etc. La distribución de las fuentes de contaminación, unida a los factores meteorológicos y topográficos, determinan la variación de las concentraciones en el mapa de una zona urbana. Para medir la variación de las concentraciones de contaminantes atmosféricos en una ciudad es preciso repartir las estaciones por todas las zonas y hacer determinaciones frecuentes o contínuas. Para que una muestra sea representativa de un sector, el aire a proximidad de la estación no debe estar excesivamente afectado por una fuente cercana. Según donde se encuentren las estaciones, los sectores o zonas correspondientes pueden clasificarse como industrias, comerciales o residenciales.

No obstante, conviene dejar claro, que los métodos dependen en última instancia de la validez de las formulas de dispersión y de la calidad de los datos primarios correspondientes al inventario de las fuentes, a la dispersión y a la velocidad y dirección del viento. 10.1 Vigilancia de la Atmósfera en zonas urbanas. La vigilancia de la contaminación del aire comprende la recolección y evaluación sistemática de datos y de información entre las fuentes y las emisiones de agentes contaminadores, las concentraciones de estos agentes en la atmósfera y los parámetros meteorológicos. Ciertos programas de vigilancia se organizan con carácter nacional, otras se limitan a zonas o regiones y otros sólo se refieren a determinadas ciudades, en este caso, en función de conocer la exposición de los grupos humanos. En cada zona urbana la vigilancia de la calidad del aire debe efectuarse de forma tal que suministre datos que permitan cumplir los siguientes objetivos: a)

Juzgar si las normas establecidas en lo que respecta a la calidad del aire (Concentraciones Máximas Admisibles) son respetadas y si se realizan programas en ese sentido.

b)

Observar las tendencias de la contaminación, comprendidas las zonas no urbanas cercanas.

c)

Acelerar los métodos de control en casos de emergencia para prevenir fenómenos graves de contaminación del aire.

d)

Disponer de elementos para la evaluación de los efectos, la planificación de la utilización del espacio urbano y del tránsito.

e)

Proporcionar una estimación lo mas representativa posible de la magnitud de la exposición de los grupos poblacionales.

Un sistema de vigilancia de la calidad del aire está integrado por tres elementos estrechamente relacionados entre sí: a)

Red de muestreo.

estaciones

b)

Laboratorios para contaminantes.

c)

Sistema de archivo, clasificación y análisis de datos.

la

de determinación

de

los

Para planificar una red de vigilancia es necesario tener en cuenta diversos elementos, tales como el universo, el tipo y el emplazamiento de las estaciones que se requieren, la frecuencia de los muestreos, la duración de cada muestreo. Una red debe concebirse de manera tal que garantice la medición de los contaminantes gaseosos de las partículas sólidas. En principio la red estará integrada por estaciones cuya gama puede ir desde las mas complejas, equipadas con instrumentos automáticos para la medición de los principales contaminantes del aire, hasta estaciones simples que sólo cuenten con muestreador mecánico para efectuar muestreos globales. El objetivo de la vigilancia sanitaria en lo que se refiere a la contaminación atmosférica por desechos y efluentes industriales consiste en adoptar medidas técnicas y sanitarias para impedir, eliminar o reducir la contaminación del aire por sustancias capaces de ejercer un efecto nocivo directo sobre la salud del hombre. Los resultados de los elementos de vigilancia son los datos que se obtienen, organizan y presentan de forma que puedan ser utilizados por los investigadores, los funcionarios encargados del control, la industria, las instituciones de salud pública y la población general. La vigilancia sanitaria preventiva comprende: -

El registro de todas las fuentes de contaminación atmosférica.

-

La recopilación de instrucciones sanitarias para prevenir, eliminar o reducir la contaminación.

-

La ejecución de pruebas periódicas de laboratorio para determinar los contaminantes en puntos permanentes de toma de muestras.

-

La elaboración de planes de medidas para el mejoramiento de la salud, concernientes a la lucha contra la contaminación del aire.

-

El control sanitario de la ejecución de proyectos de depuración de gases y otras medidas de ingeniería sanitaria preventivas de la contaminación atmosférica.

Para la vigilancia sistemática de la fuerza del aire en una zona urbana determinada se han seguido distintos métodos al decidir el número y emplazamiento de las estaciones de muestreo, tratando en todos los casos de obtener representatividad al analizar los resultados de la red: 1.

Instalación de estaciones fijas distribuídas en forma efectiva sobre el territorio de la ciudad. Se plantea que los datos de una estación son representativos de los niveles de contaminación del aire en un radio de 1 km a su alrededor, en terreno llano y sin considerar las modificaciones originadas por las edificaciones, y que ofrecen información bastante confiable de lo que ocurre en un radio de hasta 5 km.

2.

Al organizar por primera vez la vigilancia de la calidad del aire en una población, se recomienda determinar solamente dos elementos: las partículas en suspensión y el dióxido de azufre.

3.

La determinación de otros contaminantes para que se hayan fijado concentraciones máximas (CMA) deberá introducirse gradualmente.

4.

Los contaminantes objeto de vigilancia estarán determinados por las emisiones de las fuentes de contaminación existentes en cada territorio.

El método para el estudio periódico consiste en tomar muestras del aire a diversas distancias siguiendo la dirección del viento desde la fuente contaminante; por ejemplo: 100 m., 500m., 1 km., 2 km., 3 km., o mayor distancia según la magnitud de la emisión contaminante, la altura de la chimenea y la configuración del terreno, además, se debe muestrear en un punto a barlovento de la fuente emisora. 10.2 Métodos de muestreo y análisis. Para medir la calidad del aire se utilizan normalmente diversos equipos de muestreo: . Analizadores mecánicos. . Analizadores automáticos. El análisis de las muestras ofrece información sobre as concentraciones de partículas en suspensión y la fracción respirable de estas partículas (partículas inhaladas). Los analizadores o automatizadores automáticos permiten captar los contaminantes y realizar procesos analíticos con un sólo dispositivo. Estos equipos realizan análisis contínuos cuyos resultados se registran sobre un medio que se adapta a las lecturas mecánicas o se transmiten a distancias a un centro de recepción de datos. El muestreo y la medición de contaminantes de la atmósfera tienen 3 objetivos principales: a)

Determinar el grado de contaminación del aire ambiental y establecer entre éste y las condiciones de exposición, los riesgos para la salud y otros efectos adversos.

b)

Precisar la contribución de las diversas fuentes a la contaminación de la atmósfera.

c)

Evaluar los resultados de las medidas de prevención y control de la contaminación, y en particular la aplicación de las normas sobre fuerza del aire.

En lo que respecta a la dimensión del muestreo, se suele utilizar tres técnicas: a)

El muestreo rápido o instantáneo (20 o 30 minutos).

b)

El muestreo acumulativo (8 horas, 24 horas)

c)

El muestreo contínuo.

Los resultados de los muestreos se procesarán de manera que permitan determinar los siguientes datos: a)

Concentraciones máximas, mínimas y media de contaminantes en cada estación de vigilancia.

b)

Para cada contaminantes, el porcentaje de muestras en que se halló la contaminación y el porcentaje de muestras que sobrepasaron las concentraciones máximas admisibles.

c)

El efecto de los factores meteorológicos sobre el grado de contaminación atmosférica de la zona estudiada.

d)

El efecto de las distintas instalaciones industriales y el tránsito producen en el grado de contaminación del aire.

e)

Los contaminantes existentes en el aire de las zonas residenciales y sus concentraciones.

f)

El efecto de la contaminación atmosférica en la higiene y en la salud pública.

-

Se establecen tres tipos de organización de la vigilancia: regional, urbano y local.

-

El tipo de organización regional comprende la determinación de los grados de contaminación de la atmósfera, característicos de regiones extensas, así como el estudio global de las condiciones de difusión y traslado de los contaminantes a grandes distancias de las fuentes emisoras.

-

El tipo de organización urbana comprende la determinación de los grados de contaminación de la atmósfera en los territoios de los asentamientos humanos, en correspondencia con sus diferentes zonas funcionales.

-

El tipo de organización local comprende la determinación de los grados de contaminación de la atmósfera en las cercanías de determinadas fuentes emisoras a fin de ejercer el necesario control o autocontrol sobre las mismas para la prevención de la contaminación.

11.2 Elección de los sitios de muestreo. La elección de los sitios de muestreo se realiza considerando: -

El desarrollo y naturaleza de las fuentes contaminantes (industrias, viales, de servicio y otros).

-

La localización de las fuentes con respecto a las zonas habitables (residenciales, de descanso de la población y otras).

-

La existencia de zonas de protección sanitaria.

-

La cantidad de habitantes en el asentamiento humano.

-

Las características naturales propicias o desfavorables a la dispersión de contaminantes.

Los sitios que posean dispositivos de aspiración para realizar muestreo de gases y aerosoles, con carácter permanente serán denominados estaciones. En caso contrario estos serán registrados como puntos fijos. 11.3 Clasificación de los contaminantes. Las sustancias contaminantes a determinar en los programas de vigilancia atendiendo a su importancia práctica se clasifican en principales, específicas y secundarias. Las sustancias contaminantes principales son las siguientes: -

Dióxido de azufre (SO2). Determinado por el método acidimétrico.

-

Humo. Determinado por el método reflectométrico.

-

Dióxido de nitrógeno.

Las sustancias contaminantes específicas son las siguientes: -

Partículas sólidas en suspensión (polvo). Determinado por el método gravimétrico.

-

Sulfato de hidrógeno.

-

Ozono.

-

Formaldehidos.

-

3,4 benzopireno.

-

Plaguicidas.

-

Otras sustancias químicas.

Las sustancias contaminantes secundarias o sus índices, son todas aquellas cuyo muestreo se realiza sin dispositivos de aspiración. Entre éstas se encuentran las siguientes: -

Polvo sedimentable.

-

Sulfatación.

-

Corrosividad.

-

Acidez de la lluvia.

-

Otras determinaciones.

11.4 Programa de vigilancia. Se establecen dos tipos de programas de vigilancia: operativos y especiales. Los programas de vigilancia operativos tienen como objetivo la obtención de información sistemática referente a la calidad del aire. Estos se establecen sin límite previo de tiempo y en los mismos se da prioridad al muestreo de contaminantes principales y secundarios y de aquellos contaminantes específicos que sean característicos de las áreas donde estén localizadas las estaciones de muestreo.

Los programas de vigilancia especiales se establecen para la realización de estudios e investigaciones concretas referentes a la calidad del aire. Estos se establecen con límite previo de tiempo y en los mismos se da prioridad al muestreo de contaminantes específicos.

12.

REQUISITOS GENERALES PARA EL MUESTREO DEL AIRE.

12.1 Sitios de muestreo. -

Se denominarán estaciones a los sitios de muestreo que posean dispositivos de aspiración para realizar muestreos de gases y aerosoles con carácter permanente.

-

Los puntos fijos son los sitios donde se ejecuta el muestreo sin dispositivos de aspiración o con éstos; pero con carácter no permanente.

-

Cada sitio de muestreo, se localizará en un área abierta y ventilada que posea pavimento o césped, de manera que esté excluida cualquier posible interferencia del polvo del suelo.

-

El punto de aspiración de aire se localizará a una altura de 1 a 2,5 m. sobre el nivel del suelo y de 1 a 1,5 m. de cualquier pared u otro obstáculo. El muestreo a otra altura sólo se realizará cuando esté motivado por objetivos especiales. En todos los casos, la altura de aspiración será reportada en los resultados del muestreo.

-

A cada sitio de muestreo se le realizará una ficha, según se describe en 12.4.

12.2 Duración del muestreo.

-

El muestreo de gases y aerosoles será instantáneo cuando se limite a lapsos de 20 min. o contínuo cuando se extienda ininterrumpidamenmte durante 24 h.

-

Cuando por razones técnicas, el muestreo no pueda realizarse con ajuste a lo indicado en la pleca anterior será obligatorio referir los resultados como promedios a uno de ambos casos según corresponda. Como caso particular el muestreo de 30 min. podrá ser considerado equivalente al de 20 min.

-

Los resultados obtenidos en muestreos realizados sin dispositivos de aspiraciones serán referidos como promedio a períodos de 30 d.

12.3 Condiciones para el muestreo. -

Para la realización del muestreo será requisito indispensable el uso de reactivos químicos y materiales que reúnan la calidad establecida en las normas de especificaciones de calidad correspondientes.

-

El muestreo de gases y aerosoles se ejecutará con el empleo de medidores de gasto de precisión verificada y dispositivos de aspiración en buen estado técnico.

-

En el proceso de muestreo se cumplirán las reglas de transportación, instalación y recogida de muestras propias de cada caso y se hará un uso correcto de los documentos de registro establecidos.

-

Las etaciones de mustreo estarán constituídas por casetas persianas que garanticen una operación segura y la protección física de los dispositivos de muestreo. La instalación de las estaciones se realizará teniendo en cuenta las medidas de protección del trabajo que garanticen la fijación de la caseta al piso, el aislamiento y

conexión a tierra de los dispositivos eléctricos, el acceso y la ejecución del servicio de forma cómoda y sin nocividad y sin peligro. -

No se realizará el muestreo en condiciones de lluvia y vientos superiores a 40 km/h.

Nota. Se excluye del cumplimiento de este apartado a los estudios especiales que en sus objetivos contemplen las condiciones meteorológicas anteriormente señaladas. 12.4 Contenido de la ficha del sitio de muestreo. 1.

Código de la estación o punto fijo.

2.

Unidad ejecutora.

3.

Mapa de la región (No. de hoja, escala, coordenadas).

4.

Dirección (calle o carretera, número o kilómetro, localidad, municipio, provincia).

5.

Tipo de área (residencial, comercial, industrial, rural).

6.

Características físico geográficas de la región. -

Relieve: llano, onduloso, montañoso).

-

Rosa anual de los vientos (velocidad del viento, dirección, por ciento de calmas).

7.

Temperatura del aire (media anual, media máxima, media mínima).

Equipamiento (denominación de los dispositivos de muestreo, número de inventario, documentación técnica, plan de mantenimiento preventivo planificado).

8.

Determinaciones (contaminantes, métodos de análisis, concentraciones máximas admisibles).

9.

Fuentes fijas y móviles emisoras de contaminantes circundantes (denominación, clase de industria, distancia, rumbo, contaminantes principales que genera u otros datos).

10.

Observaciones.

11.

Nombres y cargos de los responsables de la confección de la ficha.

12.

Fecha de confección de la ficha.

Nota: A cada estación y punto fijo se le habilitará una libreta para las anotaciones de mantenimientos técnicos y reparaciones. 13.

NORMAS DE CALIDAD DEL AIRE.

Las normas de calidad del aire se basan en criterios sobre la calidad deseable, cuando se dispone de ellos. Como los efectos de la contaminación de la atmósfera sobre la salud se conocen tanto peor cuanto mas bajas son las concentraciones, cualquier predicción sobre los efectos de concentraciones mínimas, en los momentos actuales, es prácticamente imposible. No obstante, teniendo en cuenta los datos disponibles, muchos países han establecido sus valores de concentraciones máximas admisibles (C.M.A.) y se han puesto objetivos a largo plazo destinados a evitar los efectos nocivos que podrían producir los contaminantes del aire. La concentraciones máximas admisibles (C.M.A.) de una sustancia nociva en el aire atmosférico es su máxima concentración referida a un determinado período de exposición (30 minutos, 24 horas, etc.) que dado el conocimiento actual, no ejerce influencia perjudicial demostrable directa o indirecta sobre el organismo humano, incluidas las consecuencias tardías para la actual generación y las sucesivas, que no reduce la capacidad de trabajo del hombre y no afecta su bienestar. Para los países en vías de desarrollo puede ser de interés, mientras no tengan sus normas propias, regirse por las recomendaciones formuladas por la Organización Mundial de la Salud (OMS), con carácter provisional, sujetas a modificación a medida que se disponga de nuevos datos sobre las relaciones dosis-respuesta en distintos grupos de población. Básicamente, los criterios de la calidad del aire son expresiones de los conocimientos científicos mas recientes, basados en las experiencias de los expertos. Indican cualtitativa y cuantitativamente la relación entre los diversos niveles de exposición a los contaminantes, y los efectos a corto y largo plazo sobre la salud y el bienestar.

Los criterios de la calidad del aire son descriptivos, ya que dan una idea de los efectos que son de esperar, pueden ocurrir cuando los niveles de contaminantes alcanzan o sobrepasan los valores específicos para un determinado período. Deben precisar los efectos causados por las combinaciones de los contaminantes, así como de los contaminantes individuales. Los criterios de la calidad del aire constituyen una etapa esencial para establecer una base cuantitativa para las normas en cuestión. Las normas, a diferencia de los criterios son prescriptivas. Prescriben los niveles de contaminación que no se pueden exceder legalmente durante un período específico en una región geográfica específica. (Tabla 1). El establecimiento de las normas de emisión para una región determinada no es tarea fácil, ni simple; deben considerarse algunos factores: 1.

El factor mas importante es la disponibilidad de tecnologías que sean apropiadas para efectuar la limpieza de una determinada industria. En algunos casos (por ejemplo, la eliminación de SO2 del gas de combustión que sale por la chimenea de una planta de energía) puede que un avance tecnológico muestre solamente una promesa de disponibilidad, y habrá que tomar una decisión con base en dicha promesa. En tales casos, será probablemente mejor no comprometerse en firme hasta que resulte evidente que las selecciones opcionales no están ni estarán disponibles en un futuro cercano y que un retraso podría poner en peligro parte de la población de dicha región.

2.

Se deben establecer estaciones de muestreo para medir a) las emisiones actuales de la industria, las que se quieren controlar y; b) la calidad del aire ambiental, de manera que se puede establecer la eficiencia de las normas o patrones.

3.

Resolver las dificultades que pueden presentarse en la medición y aplicación de las normas. Las normas de emisiones serán inútiles a menos que se le confiera a las autoridades locales el poder para imponerles y multar a los infractores.

4.

Puede ser que sea necesario, en muchas áreas urbanas, preparar un modelo de difusión que pronostique con razonable exactitud los efectos de la reducción de varios de los emisores sobre la calidad del aire ambiente. Entre otras informaciones, dicho modelo debe incluir los efectos de las reacciones químicas en la atmósfera, la meteorología y topografía de la región, además de la situación y tasas de emisión de las fuentes conocidas.

5.

Finalmente, de deben hacer todos los esfuerzos para obtener una evaluación rezonablemente correcta del crecimiento o disminución futuras de la industria y la población dentro de la región. La adición de varias fuentes de emisión en un área determinada podrá afectar seriamente las tasas de emisión requeridas para las industrias que operan a la fecha. Por tanto el conocimiento de los factores de crecimiento constituye una consideración extremadamente importante en la determinación de la norma de emisión. Varios paises han adoptado también normas de emisión para fuentes móviles, en particular los vehículos de motor. Estas normas, además de los límites de emisión, especifican también a menudo el tipo de dispositivo de control que deben instalarse en dichas fuentes.

Un ejemplo del empleo de normas de emisión por las llamadas "tarjetas Ringelmann". La Carta de Humo Ringelmann se compone de una escala cromática. Esta va del blanco al negro incluyendo cuatro tonalidades grises intermedias. Las tonalidades grises se obtienen por medio de retículos dibujados con líneas negras sobre fondo blanco cuyos patrones se ajustarán estrictamente a lo indidicado en la tabla.

TABLA 2.

CARTA DE HUMO DE RINGELMANN

NUMERO DE TARJETA

OPACIDAD APARENTE DEL HUMO (%)

0

0

1

20

Red de líneas de color negro de grosor que crea cuadros blancos (9,9 mm).

2

40

Red de líneas de color negro de 2.3 mm de grosor que crea cuadros blancos de (7,7 . 7,7 mm)

3

60

Red de líneas de color negro de 3.7 mm de grosor que crea cuadros blancos de (6,3 . 6,3) mm

4

80

Red de líneas de color negro de 5,5 mm de grosor que crea cuadros blancos de (4,5 . 4,5) mm.

5

100

DISEÑO DE LAS TARJETAS Integramente blanca

Integramente negra.

Las tarjetas se dispondrán guardando el mismo orden en que aparecen en la tabla. Entre las tarjetas se mantendrán una separación de 12 mm con fondo blanco. Cada tarjeta gris contará de 8 cuadros horizontales y 10 verticales. Se admite el empleo de tarjetas de escala reducida a condición que las mismas conserven riguronamente las proporciones establecidas en este apartado. Procedimiento de observación. Procedimiento para el caso de fuentes fijas. -

La observación se realizará a una distancia de 30 a 400 m. de la base de la chimenea. El observador se situará de espaldas al sol debidamente protegido de su resplandor. No se realizarán observaciones los días muy nublados ni de noche. La carta de Humo se colocará en un soporte adecuado de 1,5 m. de altura situada a una distancia tal del

primero que las tarjetas 1, 2, 3 y 4 luzcan de color gris uniforme. (Aproximadamente 20 m.) -

Para determinar la opacidad aparente del humo se efectuará una serie de observaciones dirigidas al sector mas oscuro del penacho de humo localizado a la salida de la chimenea. Las observaciones se efectuarán a intervalos de 15 seg. durante 3 períodos de 20 min. Cada vez la opacidad del humo se calificará con el número de tarjeta cuyo color mas se le asemeje.

Procedimiento para el caso de fuentes móviles. -

La observación se realizará a una distancia aproximada de 7 m. del vehículo que podrá estar estacionado o en movimiento. La Carta de Humo, generalmente de escala reducida se situará entre el observador y la vía siendo imprescindible que las tarjetas 1, 2, 3 y 4 luzcan de color gris uniforme.

-

Para determinar la opacidad aparente del humo se efectuará una observación única por vehículo que tendrá una duración de 3 a 5 minutos, la cual estará dirigida al sector mas oscuro de los humos, localizado a la salida del tubo de escape.

Expresión e interpretación de los resultados. Fuentes fijas. Para el caso de fuentes fijas, una vez concluída la serie horaria de observaciones que se realizará con uso del formulario del Anexo B, se procederá a calcular la opacidad aparente del humo (OAH) por la fórmula siguiente: OAH = N1 - 2 N" - 3 N3 - 4 N4 - 5 N5 - 20 Ne (%) N donde: N1, N2,....N5 número de observaciones correspondientes a las tarjetas 1, 2,....5.

N

número total de observaciones, incluidas las correspondientes a la tarjeta 0.

Ne

número total equivalente de observaciones referido a la tarjeta 1, el cual se obtiene sumando los productos del número de observaciones correspondientes a las tarjetas 1, 2,....5 por el coeficiente de cada una según se indica en la formula.

-

Los humos expulsados por las chimeneas de industrias y establecimientos de servicios mantendrán una opacidad aparente no mayor de 40%.

-

El nivel de opacidad aparente del 60% será considerado insatisfactorio.

-

El nivel de opacidad aparente del 80% o mayor será considerado extremadamente insatisfactorio.

Fuentes móviles. -

Los humos expulsados por los vehículos de combustión interna del ciclo de gasolinas serán invisibles (tarjetas 0) excepto en los períodos de arranque inicial durante no mas de 3 min, pero en tal caso en opacidad aparente nunca excederá el 20% (tarjeta 1).

-

Los humos expulsados por los vehículos de combustión interna del ciclo diesel serán invisibles (tarjeta 0) excepto en los períodos de arranque inicial durante no mas de 5 s. pero en tales casos su opacidad aparente nunca excederá el 40% (tarjeta 2).

FIGURA 1.

CARTA DE HUMO DE RINGELMANN

Contenido del registro de observaciones y calculo de la opacidad aparente del humo para fuentes emisoras fijas. 1. Fecha de observación. 2. Unidad ejecutora. 3. Entidad (denominación y dirección de la industria). 4. Fuente observada (denominación y altura de chimenea [M]). 5. Distancia de observación (hasta la base de la chimenea [M]). 6. Hora de comienzo y terminación de las observaciones. 7. Tiempo total de observación (min.) 7.

Anotaciones.

No. TARJETA

ANOTACIONES

TOTAL DE OBSERVACIONES

Ai Ni

0

No =

1

N1 =

N1 =

2

N2 =

2N2=

3

N3 =

3N3=

4

N4 =

4N4=

5

N5 =

5N5=

N =

Ne =

-

TOTAL

OAH = 20 N1 - 2N2 - 3N3 - 4N4 - 5N5 = 20 Ne (%) N 9.

Evaluación de la fuente observada: Satisfactoria e Insatisfactoria.

10.

Firmas : del inspector sanitario del responsable de la instalación. - TOTAL OAH = 20

N=

TABLA 1.

NORMAS FEDERALES PARA LA CALIDAD DEL AIRE AMBIENTE. Promedio de tiempo

Norma primaria

8h

10 ìg/m (9 ppm)

1h Dióxido de nitrógeno

Promedio anual

100 ìg/m (0.05 ppm)

Dióxido de Azufre

Promedio anual

80 ìg/m (0.03 ppm)

24 h

365 ìg/m (0.14 ppm)

Contaminante Monóxido de carbono

Norma secundaria

Método de Medición

3

Igual

3

Espectroscopia infrarroja no dispersiva

40 ìg/m (35 ppm)

Igual

3

Igual

Colorimétrico, utilizando NaOH

3

Método de la pararrosanilina

3

1,300 ìg/m (0.5 ppm)

3h Partículas en suspensión

a

3

Promedio geométrico anual

75 ìg/m

24 h

260 ìg/m

Hidrocarburos (corregidos para el metano)

3h (6-9 a.m.)

160 ìg/m (0.24 ppm)

Ozono

1h

240 ìg/m (0.12 ppm)

Plomo

3 meses

1.5 ìg/m

60 ìg/m

3

3

Muestreo de alto volumen

3

150 ìg/m

3

Igual

Detector de ionización de la flama, que se utiliza en la cromatografía

3

Igual

Método quimoluminiscente

3

3

Igual

Fuente: Federal Register 36, No.84, parte II, 30 de abril de 1971, págs. 8186-8201 (11); 43, septiembre de 1978, pág.46246. a

Las normas no se deben exceder mas de una vez en el año, excepto las que se basan en el promedio anual o en el promedio geométrico anual.

TABLA 2.

ALGUNAS NORMAS DE CALIDAD DEL AIRE AMBIENTAL (CMA)

Comunidad económica europea. 3

-

SO2 : 350 ìg/m en 24 horas. Sólo en el 2% de las muestras se pueden exceder estos valores durante el año.

-

NC2 : 200 ìg/m en una hora. Sólo en el 2% de las muestras de pueden exceder estos valores durante el año.

3

3

-

Partículas en suspensión: 250 ìg/m en 24 horas. Sólo en el 2% de las muestras se pueden exceder estos valores durante el año.

-

Plomo:

3

2,0 ìg/m (media aritmética anual).

Estados Unidos de Norteamérica. 3

-

SO2 : 365 ìg/m en 24 horas (este valor no debe ser excedido mas de una 3 vez al año). Media aritmética anual no superior a 80 ìg/m .

-

CO : 40 ìg/m en una hora (35 ppm). Este valor no debe ser excedido mas de una vez al año.

3

3

-

NO2 : Media aritmética anual no superior a 100 ìg/m .

-

O3 :

-

Partículas en suspensión: 150 ìg/m en 24 h. (mediana de un año).

3

235 ìg/m en una hora. 3

Brasil (Estado de Sao Paulo).

-

3

-

SO2 : 365 ìg/m en 24 horas (este valor no debe ser excedido mas de una 3 vez al año). Media aritmética anual no superior a 80 ìg/m .

-

CO : 40 ìg/m en una hora (35 ppm). Este valor no debe ser excedido mas de una vez al año.

3

3

3

NO2 : 320 ìg/m en una hora. Media aritmética anual no superior a 100 ìg/m . -

3

O3 : 160 ìg/m en una hora (este valor no debe ser excedido mas de una vez al año).

-

3

Partículas en suspensión: 240 ìg/m en 24 horas. Media aritmética anual no superior a 3 50 ìg/m .

13.1 Valores Máximos Recomendados de algunos contaminantes del aire. Contaminante

Concentración limite 3

Dióxido de azufre

100-150 ìg/m en 24 horas (98% de las observaciones inferiores a este valor). Media aritmética anual de 40-60 3 ìg/m . 3

Partículas en suspensión

150-230 ìg/m en 24 horas (98% de las observaciones inferiores a este valor). Media aritmética anual de 60-90 3 ìg/m .

Monóxido de carbono Oxidante fotoquímicos (expresados como ozono)

30 ìg/m en una hora (26 ppm). 3 Máximo de una hora, 100-200 ìg/m .

Dióxido de nitrógeno

190-320 ìg/m (valor máximo una vez al mes).

TABLA

3.

3

3

CONCENTRACIONES CONTAMINANTES

EN

MAXIMAS

ADMISIBLES

ATMOSFERA

DE

ABIERTA

ALGUNOS

EN

ZONAS

RESIDENCIALES. CUBA 3

CMA (mg/m ) Muestra Contaminante

corta (20 min) 24 horas

Dióxido de azufre Polvo en suspensión (hasta 50% SiO2)

Muestra

0.50 0.30

0.05

0.10

Humo

0.15

0.05

Amoníaco

0.20

0.20

Acetona

0.35

0.35

Arsénico, compuestos inorgánicos excepto el hidrógeno arsenical,

calculados como As

---

0.003

Acido sulfúrico: como H2SO4

0.30

0.10

0.006

0.002

como ión hidrógeno Benceno Bencina (de petróleo, expresada en C)

1.50 5.00

0.80

1.50

Compuestos de flúor, expresado en F: - compuestos gaseosos

0.02

0.05

- Fluoruros inorgánicos solubles

0.03

0.01

- fluoruros inorg. poco solubles

0.20

0.03

Cloro

0.10

Cromo hexavalente, expresado como CrO3

0.0015

Dióxido de nitrógeno

0.085

0.03 0.0015 0.04

Fenol

0.01

0.01

Furfural

0.05

0.05

Manganeso y sus compuestos (como MnO2)

---

Mercurio metálico

0.01 ---

Monóxido de carbono

5.00

0.0003 3.00

Plomo y sus compuestos, excepto tetraetilo de plomo (como Pb)

---

0.0003

Sulfuro de hidrógeno

0.008

0.008

Ozono

0.16

0.03

3,4 benzo-a-pireno

---

1x10

Fuente: Norma cubana NC 93-02-202/87

-6

TABLA 4.

INDICES DE CALIDAD DEL AIRE. CHILE.

INDICE

CO

SO2

PPM

Ug/m

NO2 3

Ug/m

O3 3

Ug/m

PM 10 Ug/m 3

(24 horas)

0

0

0

0

0

0

100

9

365

470

160

150

200

19

929

1,290

470

195

300

30

1,493

2,110

780

240

400

40

2,056

2,930

1,090

285

500

50

2,620

3,750

1,400

330

Las concentraciones de CO son para un período de 8 horas; 24 horas para SO2 y partículas de 1 hora para NO2 y O3. El Indice de la Calidad del Aire de origen o calificaciones de la situación de acuerdo al valor obtenido, Chile por ejemplo, establece estos índices: Indice

Calificacion

0 - 100

Bueno

101 - 200

Regular

201 - 300

Malo

301 - 400

Crítico

401 - 500

Peligroso

Se definen también zonas de acuerdo a la ubicación de las estaciones de monitoreo, para identificar los asentamientos que pueden ser nombrados como: -

Zona Centro.

-

Zona Norte.

3

-

Zona Sur.

-

Zona Este.

-

Zona Oeste. 14.

EFECTOS DE LA CONTAMINACION ATMOSFERICA.

Los efectos de la contaminación del aire son demasiado numerosos, al igual que la variedad de materias emitidas para poder hacer una enumeración completa, no obstante, se pueden agrupar en las siguientes categorías: (Tabla 5). 14.1 Daños a la economía. Las principales repercusiones económicas de la contaminación del aire son las siguientes: a)

Pérdidas debidas a efectos directos o indirectos de la contaminación en la salud humana, en el ganado y en las plantas.

b)

Pérdidas debidas a la corrosión de materiales diversos y de sus revestimientos de protección.

c)

Pérdidas debidas a gastos de mantenimiento en el interior y en el exterior de las edificaciones y a la depreciación de objetos y mercancías expuestas a la contaminación.

d)

Gastos ocasionados directamente por la aplicación de medidas técnicas para suprimir o reducir el humo y las emanaciones de las fábricas.

e)

Costos de las investigaciones destinadas a la lucha contra la contaminación.

Las construcciones, estructuras metálicas, pinturas de los edificios y otros materiales de construcción son seriamente dañadas por los agentes contaminadores del aire. La destrucción

de los distintos materiales dependen de los diversos tipos de contaminantes, entre los que pueden citarse como agresivos las nieblas ácidas, las sustancias oxidantes, el ácido sulfídrico y los productos residuales de la combustión. Estos contaminantes también producen daños a las telas y objetos domésticos, la ropa de vestir, etc. 14.2 Daños a la vegetación. Se producen como consecuencia del contacto directo de los agentes contaminantes en suspensión en el aire, o del depósito de las plantas de productos químicos indeseables y de su absorción por las mismas. Existen algunos contaminantes que causan daños a determinados cultivos. Los principales de estos daños son: alteraciones foliares, reducción del crecimiento de las plantas, obtención de productos pequeños y destrucción de flores. Los daños a las plantas causados por la contaminación del aire, ocurren por lo general en la estructura de la hoja, ya que esta contiene los mecanismos de construcción de toda la planta. Una hoja se puede dividir en tres regiones. La epidermis forma una capa protectora en el exterior. El mesófilo en la sección central de la hoja, y contiene dos capas denominadas la empalizada y el parenquima esponjoso. Además una densa red de venas atraviesa toda la hoja desde su base o pedínculo. Las venas suministran el sistema de transporte del agua y de otros productos químicos que se transfieren a otras partes de la planta. Son de especial interés en los estudios de contaminación del aire, las aberturas desde la epidermis hasta el mesófilo, llamados entornos. Los gases y vapores entran y salen de la estructura de la hoja a través de los estomas, cada uno de los cuales será rodeado por células de defensa que abren o cierran los estomas. Entre los gases tóxicos a la vegetación y que se encuentran con mayor frecuencia, están el dióxido de azufre, ozono, fluoruro de hidrógeno, etileno, cloruro de hidrógeno, cloro, sulfuro de hidrógeno y amoníaco.

El efecto sobre las hojas por el dióxido de azufre (SO2) en las hojas como una lesión celular en el área esponjosa del parénquima en el mesofilo seguido por lesiones en la región de palizada. Durante el ataque inicial la hoja aparece empapada de agua. Al secarse aparece un color blanquizo o de marfil en las áreas afectadas. Existe aparentemente un valor de umbral por debajo del que la hoja es capaz de consumir el gas sin causar daños. Figura 2. La espinaca, lechuga y otros vegetales con hojas son mas sensibles, como lo son el agodón. Las agujas de los pinos se ven también afectados, ya sea la punta de las agujas o de todas ellas, se vuelven pardas y quebradizas. Los efectos del ozono en la vegetación se observaron por primera vez a fines de la década de los años 50. Ataca primero la región de la empalizada en el mesófilo. La estructura de la celula falla y aparece una pigmentación punteada color pardo rojizo en la superficie superior.

FIGURA 2.

EFECTOS SOBRE LAS HOJAS POR DIOXIDO DE AZUFRE.

14.3 Alteraciones del medio ambiente. Algunos efectos observados, tales como la atenuación de la reducción solar, el aumento de las emisiones calóricas y los cambios locales en la cantidad y características de la precipitación, todavía no han provocado alteraciones climáticas espectaculares y generalizadas. La disminución de la visibilidad en casos extremos, puede ocasionar accidentes del tránsito. En las últimas décadas se ha venido incrementando la preocupación por los efectos regionales (lluvia ácida) y globales (efectos de invernadero) y disminución de la capa de ozono y sus principales consecuencias sobre la biosfera en general y de forma directa sobre la ecología humana y la salud en particular. Las diversas actividades del hombre han introducido otros como los clorofluorocarbonos (CFCS) en cantidades que aumentan constantemente. En cuanto a la afectación de la capa de ozono, existen signos de que las descargas de los CFCS y otros compuestos orgánicos, constituye una seria amenaza para ésta, ya que es la encargada de proteger la biosfera de la radiación ultravioleta perjudicial. Con carácter regional, los vientos en la altura transportan los agentes contaminantes a grandes distancias, dando lugar a la lluvia ácida y otros tipos de precipitación ácida, como la neblina, la niebla, etc. 14.4 Daños a los animales. El efecto mas grave en los Estados Unidos, ha sido el envenenamiento de ganado por fluoruros y arsénico. El efecto del fluoruro, que es el mas grave proviene de la precipitación de diversos compuestos de fluoruro sobre el forraje la ingestión de estos contaminantes por el

ganado produce una calificación anormal de los huesos y los dientes llamado fluorosis, que se traduce en pérdida de peso y cojera. El envenenamiento por arsénico, que es el menos corriente ha sido transmitido por gases contaminados cerca de algunas fundiciones.

14.5 Efectos fisiológicos sobre el hombre. Los datos epidemiológicos permiten cuantificar las respuestas y establecer la relación existente entre la contaminación del aire y la salud de la población, aunque por su naturaleza observacional generalmente resulta difícil evaluar la repercusión que sobre las afectaciones de la salud pueden tener diversos factores y características que actúan de forma simultánea y pueden modificar las relaciones causales objeto de análisis. Ningún otro contaminantes ha sido tan intensamente estudiado como los óxidos de azufre; no obstante, son muchas las preguntas que quedan sin respuesta concernientes a los efectos del dióxido de azufre sobre la salud. Como los óxidos de azufre tienden a presentarse en los mismos tipos de atmósfera contaminada por partículas y la alta humedad relativa, pocos estudios epidemiológicos han sido capaces de diferenciar adecuadamente los efectos de los contaminantes. Varias especies de animales, incluyendo el hombre, reaccionan con broncoconstricción ante el SO2; este efecto sobre los bronquios se puede evaluar en términos de un ligero aumento en la resistencia en el conducto de aire. La mayoría de los individuos mostrarán una reacción al SO2 a concentraciones de 5 ppm o mayores, y algunos individuos sensibles muestran ligeros efectos de 1 o 2 ppm. El ácido sulfúrico es un irritante mucho mas potente para el hombre que el dióxido de azufre; por tanto, la mayoría de los estudios tratan de materiales sulfurosos combinados mas bien que con solo el SO2. Los análisis de numerosos estudios epidemiológicos indican claramente una asociación entre la contaminación del aire, según se mide por la concentración del SO2

acompañado por partículas y humedad selativa y efectos sobre la salud de gravedad variable. Esto es especialmente cierto para la exposición a corto plazo. La asociación entre la exposición a largo plazo y la morbilidad y mortalidad de las enfermedades crónicas no resulta tan obvia. El hábito de fumar constituye una complicación particularmente perturbadora en el análisis epidemiológicos de los efectos de la contaminación de la atmósfera en una comunidad. Este hábito introduce un elemento de contaminación personal del aire que se inhala, que contiene una elevada concentración de monóxido de carbono, compuestos aromáticos, policíclicos como el benzo a pireno y otras sustancias tóxicas. Las deficiencias higiénicas de las viviendas, tales como la falta de ventilación, el hacinamiento, algunos problemas estructurales y la presencia de fuentes internas de contaminación pueden ejercer una acción contaminante del aire interior que repercutirá principalmente sobre los grupos de población mas vulnerables que permanecen durante casi todo el día en el hogar, como son los lactantes, niños, ancianos y enfermos, así como las amas de casa. Múltiples factores característicos de ciertas enfermedades frecuentemente utilizadas como índice en estudios epidemiológicos, tales como bronquitis crónica, asma, enfisema y el cáncer del pulmón, unidos a las variaciones en los métodos de medición y factores socioeconómicos, dificultan la interpretación del papel de la contaminación atmosférica en las afectaciones a la salud humana. No obstante, se han observado asociaciones entre contaminación y deterioro de la salud, que pueden clasificarse como: - Efectos agudos mortalidad. - Efectos crónicos mortalidad.

sobre sobre

la la

morbilidad morbilidad

y y

- Deterioro funcional y de rendimiento físico y psíquico. - Síntomas sensorial.

de

irritación

14.6 Efectos de las partículas en el aire sobre la salud humana.

Las partículas, solas o en combinación con otros contaminantes representan un peligro muy grave para la salud. Los contaminantes entran principalmente al cuerpo humano por las vías respiratorias. Los daños a los órganos respiratorios pueden presentarse directamente, ya que se ha estimado que mas del 50% de las partículas entre 0,01 y 0,1 ìm que penetran a las cavidades pulmonares se depositarán allí. Las partículas pueden tener un efecto tóxico de una o mas de las tres maneras siguientes: 1.

Pueden ser intrínsicamente tóxicas debido a su características inherentes químicas y/o físicas.

2.

Pueden interferir con uno o mas de los mecanismos que despejan usualmente el aparato respiratorio.

3.

Pueden actuar como un conductor a una sustancia tóxica o absorbida.

Es extremadamente difícil obtener una relación directa entre la exposición a varias concentraciones de partículas y los efectos resultantes sobre la salud del hombre. Es difícil reproducir en el laboratorio las condiciones exactas que prevalecen en la atmósfera ambiental. Ha sido necesario hasta la fecha tener que depender de los análisis estadísticos de datos tales como el aumento en los ingresos en los hospitales y clínicas, ausencias del trabajo y escuelas, y de la mortalidad, y además de los datos limitados correspondientes a las concentraciones medidas de los contaminantes atmosféricos que prevalecían durante los períodos a que estuvo sometido el paciente. Estos datos indican una relación entre los aumentos de la concentración de partículas y el número de visitas a las clínicas y hospitales debido a las infecciones

respiratorias, afecciones cardíacas, bronquitis, asma, pulmonía, enfisema y otras semejantes. Las defunciones de personas ancianas aquejadas de enfermedades respiratorias y afecciones cardíacas, muestran también un aumento durante los períodos en que la concentración de partículas es extremadamente alta durante varios días. Un creciente volumen de evidencia indica que gran parte de las partículas en la atmósfera es de naturaleza carcinogénica, especialmente cuando se asocua al tabaquismo. TABLA 5.

EFECTOS OBSERVADOS DE LAS PARTICULAS.

CONCENTRACION

TIEMPO DE MEDICION

EFECTOS

Media geométrica anual, con SO2 y humedad.

Aceleración de la corrosión de las láminas de acero y zinc.

3

Media anual

Norma de calidad del aire ambiente.

3

Humedad relativa menor del 70%

Visibilidad reducida a 5 millas.

60 - 180 ìg/m 75 ìg/m

150 ìg/m

3

100 - 150 ìg/m 80 - 150 ìg/m

Luz solar directa reducida a 1/3.

3

Con niveles de sulfatación de 2 30 mg/cm /mes

3

Con SO2 > 120 ìg/m

100 - 130 ìg/m

3

Puede ocurrir un aumento en la tasa de mortalidad de personas mayores de 50 años. Aumento en la incidencia de enfermedades respiratorias.

200 ìg/m

3

Promedio de 24 horas y SO2 3 > 200 ìg/m

La morbilidad de los obreros industriales puede ser causa de un aumento en el ausentismo.

260 ìg/m

3

Máximo una vez en cada 24 horas

Norma de la calidad del aire ambiente.

300 ìg/m

3

Máximo de 24 horas y SO2 > 3 630 ìg/m

En los pacientes con bronquitis crónicas empeoramiento.

3

Promedio de 24 horas y SO2 3 > 715 ìg/m

Puede ocurrir un número excesivo de muertes y enfermedades.

750 ìg /m

Fuente:

3

Compendio de datos presentados en Air Qualy for Particulate Matter de la National Air Pollution Control Administration AP-49, Washington, D.C. 1969.

15.

PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTAMINACION ATMOSFERICA.

Antes de establecer métodos adecuados para controlar la contaminación del aire, se deberán encontrar las respuestas pertinentes a las siguientes preguntas: 1.

¿El contaminante atmosférico constituye, de hecho, una consecuencia necesaria de la operación?.

2.

¿Se podrá reducir la tasa de generación de los contaminantes y se podrá evitar fuertes estallidos de descarga?.

3.

¿Se presta el proceso en si al control por medio de equipos de ventilación, locales para la extracción, como por ejemplo, las campanas de extracción?.

La lucha contra la contaminación del aire, en la actualidad, es un problema de competencia del Estado. En los países en vías de desarrollo la situación no se presenta con toda la magnitud que ha requerido en las sociedades altamente industrializadas, pero si se detectan problemas locales en diferentes países por falta de una adecuada planificación territorial, por la importancia de tecnologías altamente contaminantes o por la ausencia de una legislación al respecto. A fin de prevenir o reducir la contaminación del aire deben tomarse medidas de carácter técnico, legislativo y administrativo. Todas estas acciones deben ser recomendadas por las autoridades sanitarias correspondientes y se basarán en los resultados del estudio de las propiedades toxicológicas de los diferentes contaminantes y en las normas vigentes sobre concentraciones máximas admisibles, así como en los datos aportados por las investigaciones sobre aspectos de higiene, epidemiología y toxicología, llevadas a cabo por la población expuesta.

Entre todas las medidas para la prevención o el control de la contaminación atmosférica merecen destacarse, por su importancia, las medidas legislativas, la planificación urbana y regional, las medidas dirigidas a la reducción de la generación de contaminantes y el control de las emisiones de las fuentes de contaminación, así como la Inspección Sanitaria. 15.1 Alternativas para mejorar la calidad del aire. Cambiar a otras fuentes de energía. Cabe utilizar energía hidroeléctrica, energía nuclear o energía solar. Sin embargo, las fuentes hidroeléctricas son insuficientes para el consumo presente. La energía solar es abundante, sin dudas, pero no ha sido suficientemente desarrollada todavía. A título de solución parcial podríamos cambiar a combustibles de contenido menor de azufre a un petróleo o gas de bajo contenido, sin embargo, el abastecimiento de tales combustibles es limitado. Extraer el azufre del combustible antes de quemarlo. Este método se está investigando, pero aumentaría necesariamente el costo del combustible. Extraer el azufre de los gases de azufre antes de descargarlo a la atmósfera. Se están ensayando diversos procedimientos. Resulta difícil predecir sus efectos sobre los costos de energía, porque esto depende hasta cierto punto del valor del azufre recuperado. En términos generales, estos sistemas requieren trabajos complicados de ingeniería y aumentarían significativamente el costo de la inversión de la planta de energía. Utilizar métodos mas eficientes de combustión. Todo aumento en la eficiencia de la producción de energía significa que se utiliza menos combustible que por consiguiente, se produce menos SO2. Reducir la velocidad de crecimiento de la población. Menos personas significaría un menor uso de combustible, y así se produciría menos SO2. Este breve esbozo señala métodos posibles

de enfoque de control de un contaminante individual del aire, el SO2, a partir de un tipo único de origen. 15.2 Control de la emisión de partículas. En general las partículas presentes en la atmósfera en el intervalo de tamaños por debajo de 1 micra se producen por conducción, mientras que las partículas mayores son el resultado, o bien de la trituración (pulverización) o la combustión. Los procesos de molienda en seco son rara vez eficientes en la producción de partículas menores de pocos micrómetros. La combustión puede producir cuatro tipos diferentes de partículas. Se forman por los métodos siguientes: 1.

Las reacciones químicas del proceso de la combustión pueden producir partículas de cúmulos moleculares inestables de poca duración por debajo de aproximadamente 0,1 micra.

2.

Los procesos mecánicos pueden liberar cenizas o partículas de combustible a 1 micra o mayores.

3.

Si intervienen aspersiones de combustibles líquidos, puede que se escape directamente una ceniza muy fina.

4.

La combustión parcial de los combustibles fósiles puede producir hollín.

Las fuentes estacionarias de emisiones de partículas se pueden dividir en dos clases: domésticaas y comerciales e industriales y de energía. Del total de partículas que se forman, aproximadamente del 85% al 90% proviene de las fuentes de producción de energía.

Afortunadamente con la operación de las precipitaciones electrostáticas y otros dispositivos de control, mas del 90% de estas emisiones potenciales se remueven en último término antes de su descarga a la atmósfera. El carbón y los hidrocarburos no quemados son el resultado de la combustión incompleta. Se ha dicho acertadamente que la prevención de la contaminación del aire, proveniente de fuentes industriales se inicia dentro de la fábrica o planta. No es necesario tener que depender de dispositivos de limpieza de los gases y de chimeneas altas de descarga a fin de reducir las emisiones y dispersar, dispersar y diluir las sustancias perjudiciales a concentraciones tolerables a nivel del suelo, cuando el control del proceso y del sistema sea efectivo en evitar la función y descarga de los contaminantes del aire: 1.

Limpieza gases.

de

los

2.

Reubicación fuente.

3.

Sustitución del combustible.

4.

Cambios proceso.

5.

Práctica operativa suave.

6.

Clausura fuente.

de

en

de

la

el

la

El humo es el contaminante del aire que siempre ocasiona mas molestias y por consiguiente, protesta en la población. Las partículas de carbono contenidas en el humo se deben a una combustión incompleta, y por tanto, los humos que arrojan las chimeneas indican la ineficiencia del proceso de conversión del combustible en energía útil. La prevención del humo no significa evitar la contaminación de la atmósfera, pues por las chimeneas se emite además, CO2 y partículas de cenizas. Las chimeneas sirven para la diseminación de los contaminentes, pero no pueden considerarse como medida preventiva. La elección de los dispositivos para captar las partículas depende de la eficacia requerida en las condiciones locales, del grado de dispersión del polvo, de su capacidad de agregación, del peligro de explosiones, de la temperatura y humedad, de los gases y otros factores.

Los principales métodos para eliminar la materia en suspensión expulsada con los gases a la atmósfera pueden agruparse en 5 grupos básicos: - Cámara de sedimentación. - Separadores inerciales. - Purificación húmeda.

por

vía

- Filtración. - Precipitación electrostática. Las cámaras de sedimentación. Se basan en el principoo de pasar primero el gas por la cámara con disminución de la velocidad, con lo que debido a la gravedad, se sedimentan las partículas de mayor peso y diámetro. Posteriormente se realiza la separación por acción de la inercia. Los separadores inerciales. Son colectores de tipo seco en los cuales se incrementa la velocidad del gas portador, el que se imprime un cambio de dirección con el fin de no afectar la separación de partículas por acción de la inercia. Se puede utilizar dos tipos principales de separadores: los ciclónicos y los de impactación. Los separadores ciclónicos son cámaras cilíndricas en su parte alta y cónica en la parte baja en los que penetre el gas portador al cilindro y sale por un tubo colocado al centro de la tapa superior. El movimiento de rotación del gas ocasiona el desplazamiento en espiral de las partículas, su proyección contra la pared del cilindro y su caída a la base del ciclón para su eliminación. Estos separadores son eficientes para partículas mayores de 10 micra y a mas de 5 micras. Los separadores por impactación se basan en el cambio brusco de la dirección del gas portador, lo que produce el desplazamiento de las partículas y permite su colección sobre una superficie adecuada. Su eficiencia es apropiada para partículas mayores de 10 o 20 micras.

Purificación por vía húmeda. Se realiza por diversos procedimientos que utilizan generalmente agua como líquido fundamental, pero es frecuente que se añadan sustancias caústicas o detergentes con aleaciones, si se desea neutralizar vapores ácidos. La experiencia ha demostrado que para separar el polvo de los gases no corrosivos, las lavadoras de gases a base de espuma son muy eficaces, se montan fácilmente y funcionan con seguridad. La filtración. Es uno de los métodos mas antiguos utilizados para remover polvo, niebla y humos. Los filtros son esencialmente eficientes para extraer material particulado de los gases producidos en las operaciones industriales, ya que por lo común la recolección se efectúa de forma satisfactoria con un moderado consumo de energía. Los filtros pueden ser de algodón, lana, fibras sintéticas, metálicas y su calidad, naturaleza y espesor, dependen de las condiciones de operación. Los filtros tejidos son capaces de retener una gran cantidad de partículas contenidas en los gases, y se utilizan mucho en la industria en la recuperación de materias primas. Son empleados fundamentalmente en la industria del carbón, del cemento, de la arcilla y en la de productos farmacéuticos. Los precipitadores electrostáticos. Son muy eficaces para retener partículas, y la experiencia práctica ha demostrado que con ellos se puede conseguir la desaparición casi completa de los sólidos suspendidos en los gases. Su eficiencia de colección casi siempre es mayor de 95% para partículas de 0,05 micras. 15.3 Control de las emisiones gaseosas. Para el control de las emisiones gaseosas en las industrias se pueden utilizar diversos métodos, entre los cuales los mas empleados son: - Por combustión. - Por absorción. - Por adsorción.

La combustión. Se emplea cuando el contaminante es de naturaleza oxidable, así cuando agentes orgánicos pueden ser destruidos a temperaturas altas, pero esta temperatura de aferación se puede reducir mediante el empleo de catalizador. Los equipos de absorción tienen por finalidad transferir las moléculas del contaminante a una fase líquida por difusión, lo que depende de las concentraciones del efluente líquido y de la interfase gas-líquido. El gas absorbido debe ser soluble en la fase líquido que se utiliza. El método de adsorción. Se basa en la propiedad que presentan algunos sólidos de fijas de modo superficial columenes relativamente grandes de un gas, en proporción con su masa. El peso de un afluente gaseoso a través de un lecho formado por el material adsorbente, permite separar selectivamente ciertas sustancias. Así el carbón activado muestra una elevada capacidad de adsorción de numerosos compuestos orgánicos que tienen propiedades desagradables para el hombre. 15.4 Algunas consideraciones sobre el control de las emisiones. 1.

Monóxido de Carbono. El único método realmente eficaz para reducir la emisión de este gas a la atmósfera en su combustión y transformación en dióxido de carbono.

2.

Oxido de nitrógeno. Para eliminarlos en algunas fábricas de productos químicos se lavan los gases con lejía caústica con el objeto de absorberlos.

3.

Dióxido de azufre. Existen muchos métodos para eliminarlos de los gases residuales, como son: la separación, y transformación subsiguiente en ácido sulfúrico y en sulfatos y sulfitos.

4.

Disolvente orgánico. Estos productos se eliminan de las emisiones a la atmósfera por recuperación, entendiéndose como tal su separación de los desechos industriales con el objeto de introducirlos de nuevo en el proceso productivo.

15.5 Reducción de la generación de contaminantes del aire. La reducción de la generación de contaminantes se puede lograr de varias formas: 1.

Sustituyendo materias primas o combustibles.

2.

Modificando las tecnológicos.

3.

Modificando o sustituyendo equipos empleados en el proceso productivo.

condiciones

de

operación

en

los

procesos

Como ejemplo de sustitución de materias primas se puede mencionar el empleo de petróleo con bajo contenido de azufre como combustible en las plantas termoléctricas, y la sustitución del carbón por otra fuente de energía menos contaminante. Una medida muy importante en la lucha contra el humo en las ciudades es el empleo de la energía hidroeléctrica en lugar de a termoeléctrica, donde esto sea posible. Otros ejemplos son la sustitución del sistema de tratamiento de desechos sólidos mediante la incineración por la disposición final en rellenos sanitarios, la sustitución de procesos secos en las industrias con gran producción de polvo por los procesos húmedos y otros. Es importante, no obstante, tener en cuenta que para la higiene del aire lo fundamental es una buena organización técnica de los procesos productivos, lo cual evitará las emisiones a la atmósfera. No debemos olvidar medidas como: el cierre hermético de las instalaciones, el lavado de los gases, la recolección de polvo, la mayor altura de las chimeneas de las fábricas y el establecimiento de zonas de protección sanitaria.

GLOSARIO . Medio ambiente. Sistema de elementos abióticos, bióticos y socioeconómicos con el cual el hombre interactúa, transformándolos y usándolos para satisfacer sus necesidades y al cual se adapta. Muestreo ambiental. Sistema de observación, control y análisis sistemático de las propiedades y características de los componentes del medio con el objetivo de lograr el aprovechamiento racional de los recursos naturales y mantener la calidad del medio ambiente. Atmósfera. Complejo natural formado por la envoltura gaseosa de la tierra y que cumple determinada función ecológica. Calidad de la atmósfera. Conjunto de propiedades de la atmósfera (aire), determinado por la influencia de las sustancias químicas, agentes biológicos y factores físicos sobre las personas, los animales y las plantas y sobre el estado del agua, los suelos, los materiales y las construcciones. Concentración instantánea. Concentración de una sustancia contaminante de la atmósfera, medida mediante muestreo instantáneo. Concentración máxima admisible (CMA). Concentración máxima de una sustancia en un medio, definida para un tiempo promedio determinado y con una probabilidad de ocurrencia dada, que no provoca efectos nocivos directos sobre el organismos del hombre, los animales y las plantas, que hagan reducir su capacidad de trabajo y bienestar biológico o creen consecuencias negativas mediatas sobre las futuras generaciones. Contaminación de la atmósfera, natural. Contaminación de la atmósfera debida a los procesos naturales.

Episodios potenciales de contaminación. Repeticiones de situaciones meteorológicas sumamente desfavorables a la dispersión de los contaminantes de la atmósfera que se presentan cuando no hay generación de contaminantes de la atmósfera. Episodio de contaminación. Condición excepcional de concentraciones elevadas de sustancias contaminantes de la atmósfera que provocan efectos nocivos obvios sobre la salud de la población, que se hacen mas evidentes en los grupos de riesgos. Nota: Los episodios de contaminación se asocian a la ocurrencia de situaciones meteorológicas sumamente desfavorables a la dispersión de los contaminantes de la atmósfera. Inventario de emanaciones y expulsiones. Información sistematizada sobre la distribución de las fuentes en un territorio dado y sobre la cantidad y composición de las emanaciones y expulsiones. Isla de calor. Zona de un territorio (ciudad, pueblo, otro) en la cual la temperatura del aire es mayor. Fuente emisora (antropogénica) de contaminantes del aire. Todo tipo de instalación o planta industrial, productiva o de servicio, agrícola o pecuaria, así como cualquier equipo estacionario o móvil que genera sustancias contaminantes del aire. Radio de protección sanitaria. Distancia de seguridad entre las fuentes emisoras de contaminantes del aire y los límites de las áreas residenciales, las áreas de descanso de la población y otros objetos de protección del ambiente. Condición meteorológica desfaborable o adversa. Situación caracterizada, principalmente, por una extensa inversión de temperatura en la capa atmosférica superficial, así como una velocidad del viento crítica para la fuente o conjunto de fuentes del territorio a causa de lo cual tiene lugar una pésima distribución de los contaminantes.

Contaminación atmosférica. Es la presencia en el aire de uno o mas contaminantes o cualquier combinación de ellos, en concentraciones o niveles tales que perjudiquen o molesten la vida, la salud y el bienestar humano, la flora y la fauna o degrade la calidad del aire, de los bienes, de los recursos nacionales o de los particulares. Contaminantes. Es toda sustancia química o sus compuestos o derivados, agentes físicos y biológicos que al adicionarse al aire, pueden alterar o modificar sus características naturales o la del ambiente. Norma de calidad del aire. Son los valores que definen las concentraciones máximas permisibles para los contaminantes presentes en el aire, condicionados a variación según el desarrollo de las investigaciones pertinentes. Opacidad. Estado en el cual uno o mas contaminantes impiden parcial o totalmente el paso de los rayos luminosos, ocasionando falta de visibilidad a un observador. Emisión. Es la descarga directa o indirecta a la atmósfera de gases o partículas por una chimenea, ducto o punto de descarga. Material particulado. Es aquel material sólido o líquido finamente dividido, cuyo diámetro aerodinámico es inferior a 150 micrometros. Partículas respirables. Es aquel material particulado, cuyo diámetro aerodinámico es inferior o igual a 10 micrometros. Equipos de captación. El conjunto de dispositivos o prácticas administrativas utilizadas por el establecimiento regulado para disminuir las emisiones contaminantes. Emisión. es la descarga directa o indirecta a la atmósfera de toda sustancia contaminante.

Norma de emisión. Es la concentración máxima permitida para un determinado contaminante, medida en el efluente de las fuentes de contaminación, sin dilución previa. Equipo de control. Es cualquier aditamento o dispositivo que prevenga o reduzca las emisiones de contaminantes. Humo. Son partículas resultantes de una combustión incompleta constituída en su mayoría de carbón y cenizas y que son visibles en la atmósfera. Polvo. Son partículas pequeñas emitidas a la atmósfera por elementos naturales, por procesos mecánicos o industriales, por transporte de materiales, demoliciones y otros. Escala de Ringelmann. Es el método de prueba para definir la densidad aparente visual del humo.

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Lilia A. Albert. Curso Básico de Toxicología Ambiental. Centro Panamericano de Ecología y Salud, 1985.

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La Contaminación Atmosférica Urbana. 1973-1980. OMS, 1984.