Universidad Nacional de San Agustn

Impacto Ambiental

Dr. Cs. Ing. CIP. Paul K. Huanca Ziga

Facultad de Ingeniera de Procesos

Escuela Profesional de Ingeniera de

Materiales

CAPITULO III

CONTAMINACIN ATMOSFRICA

3.1 Definicin

3.2 Inversin Trmica

3.3 Contaminantes Atmosfricos

3.4 Sinergia contaminante

3.5 Reduccin de Contaminantes

3.6 Tratamiento de contaminantes atmosfricos

3.7 Aspectos Meteorolgicos

3.1 Definicin

La contaminacin atmosfrica es un fenmenonatural o provocado intencionalmente o no, queincide en la composicin normal fsico-qumicay biolgica de la atmsfera, hacindola hostil alas actividades humanas, en sus mltiplesfacetas y a la vida misma.

La contaminacin del aire ocurre cuando uno omuchos contaminantes estn presentes entales cantidades y por tales periodos en el aireambiental que son nocivos a los sereshumanos, animales, plantas, y contribuyen adaar la atmsfera.

CONTAMINACIN ATMOSFRICA

Alteracin de los factores

qumicos, fsicos y

biolgicos

3.2 Inversin Trmica

Normalmente, la temperatura del aire disminuye con ladistancia, de tal manera que en una atmsfera normal hayuna disminucin de 0.64 a 1 C cada 100 metros en la zonams prxima a la superficie de la tierra, llamada troposfera;por encima de ella la temperatura disminuye masrpidamente.

Este seria el gradiente trmico normal, pero bajodeterminadas condiciones geogrficas y climatolgicas estegradiente puede alterarse de tal manera que a unadeterminada altura la temperatura del aire es superior a la deuna altura inferior.

El problema que esto crea es impedir la dispersin vertical delos humos y de otros contaminantes emitidos a la atmsferapor las industrias, calefacciones, motores de explosin,actividades urbanas etc.

Las causas que determinan la aparicin de unainversin trmica son diversas, pero normalmenteson causadas por uno de los siguientes procesos:

1. Superposicin de masas de aire que seencuentran a diferentes temperaturas. Unejemplo caracterstico es el paso de un frentefro o clido.

2. Alteracin de una masa de aire queoriginalmente era homognea, modificndosela estructura vertical de los niveles bajos de laatmsfera. Este caso es debido principalmenteal enfriamiento de la superficie de la tierradurante la noche.

3.3 Contaminantes Atmosfricos

Los contaminantes atmosfricos son sustancias quealteran la composicin del aire se originan en fuentes oen procesos naturales como, por ejemplo, en:

Los ocanos en los que se producen gases o vapores como: CO,CO2, CH4, N2O, CS2, COS, CH3Cl, etc.

Los volcanes cuyas erupciones emiten a la atmsfera xidos de N yS, H2S, COS, HCl, HF as como tambin cenizas y partculasslidas.

En algunos vegetales que emiten compuestos orgnicos comoterpenos.

Los incendios forestales que vierten cantidades importantes deCO2, CO, NOx, SO2, HCN.

En las descargas elctricas que generan xidos de N y O3.

Esta contaminacin es perfectamente asimilada por la naturaleza, lacual, mediante mecanismos fsicos y qumicos, transporta ytransforma los contaminantes en ella generados.

Los contaminantes de origen antropognico,

procedentes de las ciudades e industrias, que se vierten

de manera incontrolada, continua y amplia, son emitidos

en un 80% por procesos de combustin de sustancias

fsiles.

Los combustibles fsiles (gas natural, petrleo y carbn)

son mezclas de hidrocarburos, sustancias azufradas

nitrogenadas, oxigenadas y otras.

La combustin completa de los hidrocarburos los

transforma en CO2, vapor de agua y calor.

Esta combustin, que es una rpida reaccin con O2, se

pueden representar por la siguiente ecuacin para el

caso de un hidrocarburo de frmula CnH2m.

CnH2m +

2

2 mnO2 nCO2 + mH2O + calor

CONTAMINANTES GASEOSOS

Existen infinidad degases que se liberan ala atmsfera y quepueden ser calificadoscomo contaminantes.

Estos gases se puedenclasificar comoderivados de suselementos mscaractersticos, aspues tenemoscompuestos derivadosdel carbono, azufre,nitrgeno etc.

Tabla 2 : Estndares de la Calidad del Aire para contaminantes atmosfricos

Componente Lapso de tiempo

OMS

PERU

EEUU

Ozono O3 8 horas

100120 g/m3

0,050,06 ppm 120 g/m

3

0,06 ppm 160 g/m

3

0,08 ppm

1 hora 150 200g/m3

0,075-0,1 ppm

240 g/m3

0,12 ppm

Monxido de carbono CO

8 horas 10000 g/m3 10000 g/m

3

8,7 ppm 10000 g/m

3

8,7 ppm

1 hora 30000 g/m3 30000 g/m

3

26,1 ppm 40000 g/m

3

34,8 ppm

Dixido de Azufre

anual 80 g/m3

0,03 ppm 80 g/m

3

0,03 ppm

24 horas 365 g/m3

0,14 ppm 365 g/m

3

0,14 ppm

1 hora 350 g/m3

Dixido de nitrogeno

anual 100 g/m3

0,05 ppm 100 g/m

3

0,05 ppm

1 hora 200 g/m3

0,10 ppm

24 horas 150 g/m3

Hidrocarburo Como

metano

3 horas

160 g/m3

0,24 ppm

Partculas en suspensin

anual

75 g/m3

PM-10 anual 50 g/m3

24 horas 150 g/m3

PM 2,5 24 horas 65 g/m3

Plomo Mensual 1.5 g/m3

3 meses 1.5 g/m3

LOS COMPUESTOS GASEOSOS DEL

CARBONO

a) Los hidrocarburos

El principal gas de estas caractersticas que poluciona laatmsfera es el metano. En un estudio realizado en laciudad de Los Angeles entre 1970 y 1972 indico que enla contaminacin por hidrocarburos el metanorepresentaba el 85% del total, los alcanos el 9%, losalquenos el 2.7%, los alquinos el 1% y los aromticos el2.3 %.

Los hidrocarburos presentan en general, una bajatoxicidad, el problema principal que tiene, es lareactividad fotoqumica en presencia de la luz solar paradar compuestos oxidados.

b)Los hidrocarburos oxigenados

En este grupo se incluyen los alcoholes, aldehdos, cetonas,teres, fenoles, esteres, perxidos y cidos orgnicos.

La principal causa de su presencia en el aire esta asociada a losautomviles, aunque tambin pueden formarse por reaccionesfotoqumicas en la propia atmsfera.

c) El monxido de carbono

Esta considerado como un peligroso gas asfixiante porque secombina fuertemente con la hemoglobina de la sangrereduciendo la oxigenacin de los tejidos celulares.

Se produce en la combustin incompleta del carbn y de suscompuestos, y una de sus principales fuentes de emisin son losautomviles, aunque tambin se produce en la naturaleza,fundamentalmente por la actividad de algas.

d) El dixido de carbono

La mayor parte del CO2 se produce en la respiracin delas biocenosis y, sobre todo, en las combustiones deproductos fsiles (petrleo y carbn), el CO2 es uncomponente del aire es utilizado por los vegetales en lafotosntesis.

El nivel de CO2 en la atmsfera esta aumentando demodo alarmante durante los ltimos decenios, debido eldesarrollo industrial. Por otra parte se sabe que alaumentar la concentracin de CO2 en la atmsferaaumenta la energa que queda en la tierra procedentedel sol, y ello lo hace en forma de calor, este efecto seconoce como el efecto invernadero, es causado por latransparencia del CO2 , que por una parte permite pasarmejor la radiacin solar y por otra provoca una mayorretencin de la radiacin IR emitida desde la tierra.

LOS COMPUESTOS GASEOSOS DEL

AZUFRE

a) Los xidos de azufre

De los posibles xidos de azufre que existen solo eldixido y el trixido son importantes contaminantes delaire.

El SO3 se emite conjuntamente con el SO2 en unaproporcin del 1 a 5 % , pero se combina rpidamentecon el vapor de agua para formar cido sulfrico.

El SO2 es un gas incoloro y de olor irritante, lasemisiones de este gas provenientes principalmente de lacombustin de petrleo y carbn, y de una maneraespecial de las calderas de calefaccin y de lasinstalaciones industriales.

b) Sulfuro de hidrgeno

El sulfuro de hidrgeno es toxico y de olor

caracterstico a huevos podridos. Son

emitidas a la atmsfera por fuentes

contaminantes, principalmente de

papeleras que lo utilizan para extraer

celulosa de la madera.

En la atmsfera el sulfuro de hidrgeno es

oxidado a dixido de azufre en pocas

horas, aumentando el nivel de ste.

LOS COMPUESTOS GASEOSOS DEL

NITROGENO

El nitrgeno forma un gas diatmico muy estable que esel principal componente del aire con un 78%. Por otraparte, forma un gran numero de compuestos gaseosos,algunos de los cuales tienen origen en el desarrollo de laactividad humana.

a) Amoniaco

El amoniaco (NH3) esta considerado un contaminante depoca importancia. Su presencia en la atmsfera se debeprincipalmente a la accin de las bacterias, el tiempo deresidencia esta estimado en 7 das no conocindoseefectos dainos para la salud.

b) xidos de nitrgenoLos xidos de nitrgenos incluyen los siguientes compuestos:oxido nitroso (N2O), oxido ntrico (NO), trixido de nitrgeno(NO3), sesquixido de nitrgeno (N2O3), tetroxido denitrgeno (N2O4) y pentoxido de nitrgeno (N2O5), tambinpueden encontrarse en el aire los correspondientes cidos: elcido ntrico ( HNO3) y el cido nitroso (HNO2).

De todos ellos son los tres primeros los que se encuentran encantidades apreciables.

El NO es producido por accin biolgica y en los procesosde combustin. Es oxidado por accin del ozono paraproducir NO2 y el tiempo de residencia es de solo 5 das.

El NO2 es uno de los contaminantes ms peligrosos, enprimer lugar por su carcter irritante y, en segundo lugar,porque se descompone por medio de la luz solar segn lareaccin:

NO2 + hv = NO + O

La formacin de oxigeno atmico, que es muy reactivo,convierte al oxigeno en ozono.

LOS GASES HALOGENADOS

En este grupo se consideran los derivados del fluor,cloro y bromo.

De todos ellos el cloro, el fluoruro, el cloruro dehidrgeno, los freones, los pesticidas y los herbicidashalogenados son los que se encuentran con mayorfrecuencia. Los ms peligrosos para el medio ambiente,por sus efectos nocivos en animales y plantas, son losherbicidas y plaguicidas, as como los fluoruros, que, asu vez, son altamente corrosivos en presencia de vaporde agua. Por otra parte, los freones deben tenerse encuenta debido a su posible capacidad de destruir la capade ozono.

EL OZONO

El ozono (O3) se forma en la atmsfera a partirde la reaccin entre el oxigeno molecular y elatmico por reaccin fotoqumica catalizada porla luz solar. Cuando hay acumulacin de estegas o bien de otros oxidantes, como perxidos,en las capas bajas de la atmsfera se producenefectos nocivos para la salud: irritacin en losojos y membranas mucosas, la primera vez quese observ este fenmeno fue en Pasadena, unsuburbio de los Angeles EEUU.

METALES

Algunos metales y sus derivados presentanvalores suficientemente altos de presin devapor y, por lo tanto, pueden existir como gasesen la atmsfera. Un ejemplo tpico es elmercurio, cuya emisin a la atmsfera se debeprincipalmente a los procesos de obtencin delmetal y, en segundo termino, a la combustin defuel con un elevado contenido de mercurio.

Otro ejemplo es el plomo, principalmente enforma de sus alquil derivados utilizados en lasgasolinas y emitidos a la atmsfera por losmotores de automviles.

PARTICULAS Y AEROSOLES

En una atmsfera urbana pueden identificarse partculas dediferentes caractersticas, polvo debido a la desintegracinmecnica, con tamao entre 0,1 y 0,5 micrones, humos quese forman por la condensacin de vapores sobresaturados,por sublimacin o bien producidas en las reaccionesqumicas, con un tamao aproximado de 1 micrn, brumasformadas por la suspensin de goticulas procedentes de lacondensacin de gases o vapores sobre ncleos adecuados,el tamao de estas partculas son aproximadamente de 10micrones.

Cada partcula es diferente en forma, tamao y composicin,al mismo tiempo tiene su historia particular si nos fijamos ensu origen, crecimiento, interaccin y desaparicin. El procesode generacin de partculas y su posterior eliminacin escontinuo y depende de las especificas fuentes contaminantes,ya sean naturales o antropognicas, interviniendo de maneraimportante la meteorologa y la topografa de la zona enestudio.

Al conjunto de partculas que puedenencontrarse en la atmsfera se conoce con elnombre de aerosoles. El aerosol de las zonasurbanas contaminadas esta formado,generalmente, por polvo de slice, no obstanteotros compuestos qumicos de diversa ndolepueden encontrarse en la atmsfera en formade aerosol; este es el caso de los sulfatos.

Hay tres mecanismos posibles por lo menos: a) Foto-oxidacion de SO2 en presencia de

hidrocarburos insaturados y NO2 b) Oxidacin de SO2 en presencia de gotas de agua

catalizada por iones metlicos.

c) Oxidacin cataltica de SO2 adsorbido en partculasslidas.

Contaminante Generacin Efectos materiales

SO2

Combustin de combustibles con

compuestos azufrados (carbn,

petrleo)

Corroe metales, ataca algodn,

recubrimientos, muros,

pigmentos

NOx (NO, NO2)

Durante la combustin, por

reaccin del N2 y O2 (motores,

procesos industriales)

Ataca colorantes, pigmentos,

pinturas

Ozono (O3)

Accin de la radiacin solar sobre

capas de la estratosfera y en

algunos procesos industriales

(oxidacin, blanqueo,

desinfeccin)

Ataca gomas, pigmentos,

pinturas. Produce oxidacin de

material oxidable. A nivel

troposfrico altas

concentraciones tienen efectos

nocivos para la salud.

CO Combustin incompleta (motores,

calderas)

Ataca muros y construccin en

general

Hidrocarburos

(HC)

Combustin, basurales (CH4) Se absorbe y transforma la

materia orgnica

Solventes clorados Evaporacin Producen cloro atmico que

destruye el O3 estratosfrico

Partculas

Accin atmosfrica, procesos

industriales.

Deteriora y reduce la vida til

de materiales (>10 micrones).Se

deposita en pulmones (

Contaminantes atmosfricos industriales. Qumica orgnica

Actividad Producto Contaminantes

principales

Emisiones tpicas

(Kg/ton)

Bebidas alcohlicas Cerveza, vino Partculas

HC

1,5 2,5 0,024

Aserraderos Madera laminada Condensables

Voltiles

1,9

1,1

Pulpa de celulosa

Pulpa Kraft

Pulpa de sulfito

Partculas

CO

SO2

H2S

Mercaptanos

Partculas

SO2

1,5 7,5 1 30

0,005 2,5 0,005 6 0,1 0,75

0 2 0 33,5

Fibras y caucho

Rayn

Caucho sinttico

HC

CS2

H2S

Vapores de aceite

HC

3,5

27,5

3

3,5 7,5 0,5 20

Pinturas y barnices Revestimientos Partculas

HC

1

10 80

Qumica orgnica

Anhdrido ftlico Partculas

SO2

HC

CO

< 0,1 69 0 4,7 0 5

0 151

Impresin grfica Tintas COV -

Jabones y detergente Artculos de limpieza Partculas 1,5 45

Refineras petrleo

Petrleo

Gas natural

Partculas

SOx

CO

HC

NOx

Aldehidos

Amoniaco

SOx

Mx 0,65 Kg/10-3

lt

Mx 32(S)Kg/103m

3

Mx 39 Kg/103 lt

Mx 0,63 Kg/103 lt

Mx 3,7 Kg/103 m

3

Mx 0,054Kg/103lt

Mx 0,155Kg/103 lt

Mx 27(S)Kg/103m

3

Plsticos varios Plsticos Partculas

Gases

1,5 17 0,35 8.5

Acetileno

Carburo de Ca Partculas

SOx

Acetileno

1 13 1,5

9

Combustin

Carbn bituminoso

Petrleo, querosene

Gas licuado

(propano+butano)

Madera y desechos

Partculas

SOx

CO

HC

NOx

Aldehidos

Partculas

SO2

SO3

CO

HC

NOx

Partculas

SOx

CO

HC

NOx

Partculas

SOx

CO

HC

NOx

1 8 (cenizas) 19 (S)

0,5 45 0,15 10 1,5 27 0,0025

0,31 3,7 Kg/m3

17 19 (S) Kg/m3 0,25 (S) Kg/m

3

0,65 Kg/m3

0,12 Kg/m3

2 12 Kg/m3 0,2 0,23 Kg/m3

0,01 (S) Kg

0,18 0,24 Kg/m3 0,036 0,096Kg/m3

0,8 1,5 Kg/m3 2,5 37 Kg/ton

0,75

1 30 1 35

5

Contaminantes atmosfricos industriales. Qumica inorgnica

Actividad Producto Contaminantes

Principales

Emisiones tpicas

(Kg/ton)

Minera

Explosivos Partculas

SO2

NOx

HNO3

H2SO4

0,015 63 0,025 88 0,5 68

0,005 137 0,15 94

Qumica Inorgnica

bsica

Amoniaco

Cloro-soda

Acido clorhdrico

Acido ntrico

Carbonato de sodio

Acido sulfrico

Azufre

CO

HC

NH3

Cl2

Hg

HCl

NOx

Partculas

NH3

SO2

SO2

0 100 45

1,5 100 0,5 8000Kg/100ton

0,75 Kg/100 ton

0,1 1,5 0 27,5

3

3,5

0 48 (H2SO4) 2 162 (S)

Fertilizantes

Nitratos

Fosforados

Partculas

NOx

NH3

Partculas

Fluoruros

0,2 6 0,45 1,5 0,25 1 1 40

0,02 0,075

Vidrios

Fabricacin

Fibra de vidrio

Partculas

Fluoruros

Partculas

SOx

CO

NOx

Fluoruros

1

2 (F)

0,3 29 0,02 15 0,03 1

0,1 14,6 0,01 6,3

Materiales de

construccin

Ladrillos refractarios

Cermica arcilla

Cemento Portland

Yeso

Cal

Arenas y ripios

Hormign

Partculas

Partculas

Partculas

SOx

NOx

Partculas

Partculas

SOx

NOx

CO

Partculas

Partculas

0,1 60 3,5 3,8 16 48

2,1 5,1 (S) 1,3

0,0005 45 0,05 170

trazas

trazas 1,5 trazas 1

0,05

0,012 0,12 Kg/m3

Minerales no

metlicos

Limpieza carbn

Perlita

Roca fosfrica

Canteras

Partculas

Partculas

Partculas

Partculas totales

Partculas suspencin

8 12,5 10,5

1 20 1 3

0,05 2,25

Metalurgia

Siderurgia

Coke metalrgico

Fundicin fierro

Ferroaleaciones

Fundicin acero

Fundicin cobre

(concentrados)

Produccin bronce

Fundicin plomo

Fundicin zinc

Partculas

CO

Fluoruro (gas)

Fluoruro (partculas)

Partculas

SOx

CO

HC

NOx

NH3

Partculas

CO

Partculas

Partculas

NOx

Partculas

SOx

Partculas

Partculas

SOx

Partculas

SOx

0,01 25,5 9 70

trazas 0,05 0,0003 0,12

0,05 100 0,01 2

0,035 0,5 0,1 4

0,005 0,015 0,01 1 0,1 8.5

72

22,5 100 0,05 20

0,005 0,1 5 68

30 625 1 - 37

0,8 193 trazas 110

1,5 60 550

SINERGIAS ENTRE CONTAMINANTES

ATMOSFERICOS

Los agentes contaminantes que se vierten a la atmsferapueden reaccionar entre s, al menos muchos de ellos, ydar lugar a compuestos de actividad ms o menos intensay de mayor o menor nocividad.

Esta sinergia o aumento de la perturbacin entrecompuestos se agudiza sobre todo en las ciudades o enlos polgonos de desarrollo industrial, lugares en los quelas emisiones son diversas y los agentes se mezclan aldifundirse en el aire.

Las interacciones entre los productos vertidos a laatmsfera se deben a mecanismos de accin complejos,como pueden ser reacciones fotoqumicas, oxidoreduccin, catlisis, polimerizacin, etc.

A titulo de orientacin indicaremos los casos de sinergiasms caractersticos:

Reduccin de contaminantes atmosfricos

Desde el punto de vista del impacto ambiental, la reduccin yeliminacin de contaminantes atmosfricos poseen dosaspectos.

Uno es la accin motivada por el propio deseo de reducir elimpacto y

El otro es la obligada por la normativa.

Para reducir los contaminantes es preciso evitar o disminuir eluso de combustibles con impurezas generadoras de aquellos,tales como los combustibles que contienen compuestos deazufre. Petrleos crudos con alto contenido de azufre danorigen a los petrleos combustibles N 5 y 6, que poseen altocontenido de azufre.

Esto supone una contaminacin atmosfrica importantecuando se emplea en calderas industriales, an cuando stasoperen en forma ptima.

Efectos globales de la contaminacin atmosfrica

Cada vez est ms admitida lanecesidad de realizar estudios sobrelos posibles efectos que a largoplazo puede producir lacontaminacin atmosfrica sobrelos distintos ecosistemas, sobre elclima y sobre la estratosfera.

Tanto las modificaciones de lascaractersticas de los suelos,debidas al lavado de los elementosdel mismo por las lluvias cidas,como los cambios producidos enlas grandes masas de agua por elaumento de la concentracin demetales txicos, pueden tenerconsecuencias ecolgicasirreversibles.

El aumento de las concentraciones de dixido de carbono yde otros contaminantes en la atmsfera puede dar lugar auna elevacin general de la temperatura del globo, porefecto invernadero, que modificara el rgimen de lluvias, loque producira alteraciones sobre las tierras cultivables y laextensin de los desiertos.

Casa Grande - Per

Por otra parte, los sulfatosy las partculas finas quedisminuyen la visibilidadpueden igualmentereducir la intensidad de laradiacin solar.

Los hidrocarburoshalogenados y los xidosde nitrgeno emitidos porlos aviones supersnicospueden provocar unadisminucin de ozono enla estratosfera con elconsiguiente aumento dela radiacin ultravioletaque llegara a la Tierra.

Efecto de lluvia cida.

Los primeros efectos producidos por las precipitaciones cidas sedetectaron en cientos de lagos de Escandinavia, alrededor de losaos 60.

En la actualidad, ms de 18,000 lagos estn acidificados, en Sueciaalrededor de 6,000 de ellos muestran graves daos sobre la biologaacutica, y unos 2,000 de los situados en la zona meridional ycentral han perdido sus poblaciones pisccolas.

La acidificacin de las aguas interiores tiene efectos muy gravessobre los ecosistemas acuticos.

Se ha demostrado que todos los tipos de organismos integrantes delos ecosistemas de agua dulce son sensibles a la acidificacin,producindose cambios en todos los niveles trficos.

La acidificacin de los lagos y de las masas de agua se estextendiendo progresivamente cada vez a mayor nmero de pases,afectando da a da a ms extensas reas.

Lo peor es que muchas

veces las deposiciones

de la lluvia cida caen

a kilmetros de

distancia de donde se

han producido los

contaminantes, as que

un pas puede ser

altamente

contaminante, pero los

efectos nocivos se

pueden sentir en la

nacin vecina.

Las zonas ms propensas a la acidificacin del agua tienensuelos cidos de poca profundidad, superpuestos a rocasgranticas o son suelos arenosos muy erosionados.

El aumento de la acidez del agua de los lagos y ros provocaun fuerte aumento del contenido de iones aluminio disueltosen el agua.

El in aluminio es muy txico para la mayor parte de losorganismos y se cree que la causa ltima de la muerte de laspoblaciones de peces en los lagos acidificados se debe alenvenenamiento por aluminio.

Otros metales tales como el cadmio, zinc y plomo tienenigualmente una mayor facilidad para disolverse, por lo queson ms accesibles para los animales y plantas acuticas.

Los suelos presentan, por lo general, una mayorresistencia a la acidificacin que el agua.

No obstante, el grado de sensibilidad puede variar muyampliamente de unas zonas a otras dependiendo,principalmente, del espesor de la capa de humus, de laconsistencia del sustrato, as del tipo de rocas y suelo.

Uno de los efectos ms importantes de la acidificacinde los suelos es, probablemente, el incremento de lamovilidad con las consiguientes prdidas porlixiviacin de ciertos cationes metlicos de carcterbsico tales como el calcio, magnesio, potasio yaluminio.

En Europa Central, las altas deposiciones de

compuestos de azufre y nitrgeno han

producido graves daos sobre amplias reas

de suelo y bosques.

El dao a los bosques probablemente ha sido

causado por la accin combinada de cidos

y metales en el suelo y por las altas

concentraciones de SO2 presentes en el aire

de estas zonas.

La combinacin de un bajo pH en el agua

del suelo unido a la presencia de metales,

principalmente aluminio, produce daos en

las races de los rboles, a travs de las

cuales absorben gran cantidad de nutrientes.

Este hecho produce una prdida de vitalidad

hacindolos especialmente sensibles a las

plagas.

La lluvia cida se forma gracias a reacciones como:

O2 + H2O H2CO3

SO2 + H2O --------> H2SO3

2 SO2 + O2 --------> 2 SO3

SO3 + H2O -------> H2SO4

Las reacciones qumicas directas del nitrgeno generalmenterequieren altas temperaturas, debido a su poca reactividad qumica.

Su reaccin con el oxgeno puede efectuarse usando una descargaelctrica de alto voltaje:

N2 + O2 -----> 2 NO. (xido ntrico, gas incoloro).

2 NO(G) + O2(G) -----> 2 NO2(G) . (Bixido de nitrgeno, gas caf).

El bixido de nitrgeno existe en equilibrio con su dmero, el tetrxido de dinitrgeno,

N2O4 , que es un gas incoloro y se licua a 21.3C.

NO2 (G) N2O4 (G).

El dixido de nitrgeno se descompone por la accin de la luz solar en xido ntrico y

oxgeno atmico (es muy reactivo).

NO2 (G) + hv (radiacin solar) -------> NO(G) + O (G).

El bixido de nitrgeno se combina con el agua produciendo cido

ntrico y xido ntrico o cido ntrico y cido nitroso, segn la

cantidad de bixido de nitrgeno que reaccione con el agua:

3 NO2 (G) + H2O(V) --------> 2

HNO3(L) + NO(G) .

2 NO2 (G) + H2O(V) ---------> HNO3(L)+ HNO2 (L).

Efecto Invernadero

Durante los ltimos aos se ha venidoponiendo de manifiesto unapreocupacin creciente por losposibles efectos que sobre el climapudiera causar el aumento progresivode contaminantes en la atmsferacomo consecuencia de las actividadeshumanas.

Observaciones realizadas en Suecia,Australia, Alaska y Hawai muestranque la concentracin de CO2, queoscilaba entre 265 y 290 ppm antes delos aos cincuenta, lleg a ser de 330ppm en 1976, aumentando a un ritmode alrededor de 1 ppm en el curso delos ltimos aos.

Se cree que el incremento de CO2 en la atmsfera es debidoa las alteraciones que las actividades humanas producen enel ciclo biogeoqumico del carbono

Ya que, por una parte, en la combustin de combustiblesfsiles y en los incendios forestales se producen grandescantidades de CO2.

Estos mismos incendios y la tala progresiva de bosques, queproduce una disminucin de las masas forestales mundiales,la degradacin del suelo y la creciente desertificacin.

Producen una disminucin de la tasa de la absorcin totaldel CO2 presente en la atmsfera por la vegetacin.

El incremento de la concentracin del CO2 en laatmsfera puede alterar la temperatura de la Tierradebido a que el CO2 es transparente a la radiacin solarrecibida del sol, dejndola pasar libremente, peroabsorbe la radiacin infrarroja emitida desde la tierra.

El efecto total es que cuanto mayor sea laconcentracin de CO2 en la atmsfera, mayor es lacantidad de energa recibida por la Tierra desde el Solque queda atrapada en la atmsfera en forma de calor.

Este fenmeno que se conoce con el nombre de efectoinvernadero producira un recalentamiento de laatmsfera.

Se ha estima que, de duplicarse la concentracin actual deCO2 en la atmsfera, podra aumentar en dos o tres gradoscentgrados la temperatura de la misma.

En las zonas lluviosas se incrementarn lasprecipitaciones y las zonas ridas sern an ms ridas,mientras que los hielos polares comenzarn a derretirse.

Los sulfatos y las partculas finas presentes en laatmsfera pueden tener igualmente efectos sobre el clima.

Las partculas finas tienen una doble accin sobre laradiacin solar: por una parte, difunden la luz incidente y,por otra, absorben una parte de esta radiacin, lo queproduce un calentamiento de las partculas y la emisinde radiacin infrarroja.

Los efectos atmosfricos que producen dependern de la altitud a quelas partculas se encuentre.

Las de baja altura disminuyen el flujo solar sobre el suelo, perocontribuyen a aumentar el efecto invernadero.

A ms alta temperatura, el efecto de barrera solar es preponderante,produciendo un enfriamiento de la baja atmsfera y un calentamientoen la estratosfera.

Las partculas pueden causar tambin efectos sobre el clima de formaindirecta al actuar como ncleos de condensacin del vapor de agua yjugar ste un importante papel en los cambios de calor atmosfrico.

Otro tipo de contaminantes vertidos a la atmsfera que pueden afectarel clima son los clorofluorcarbonos, debido a su accin sobre la capa deozono ya que, el ozono es el principal absorbente de la radiacin solarultravioleta en la estratosfera, regulando la temperatura de la misma.

Concentraciones histricas y proyecciones de los principales gases de efecto invernadero

Efectos sobre la estratosferaLa presencia en la estratosfera de determinados

compuestos, especialmente los clorofluorocarbonos,

puede provocar una disminucin de la concentracin

de ozono en la estratosfera.

La capa estratosfrica de ozono protege la superficie

de la tierra de una exposicin excesiva a los rayos

solares ultravioletas actuando como filtro.

Una disminucin sensible de esta capa protectora

tendra efectos perjudiciales para la salud humana y

para la biosfera.

Este incremento de la radiacin producira un aumento

apreciable de casos de cncer de piel en los seres

humanos y efectos negativos sobre los organismos, al

ser ciertos tipos de plancton vegetal, animales

invertebrados y algunos vertebrados en determinadas

etapas de su ciclo vital, especialmente sensibles a la

radiacin ultravioleta.

Mecanismo de destruccin del ozono

Las substancias como losCFCs, y las otras que secitan, que disminuyen lacapa de ozono no destruyenel ozono ellas directamente.

Primero sufren fotlisis,formando cloruro dehidrgeno (HCl) o nitrato decloro (ClONO2)

Molculas que tampoco reaccionan con el ozono directamente, pero

que se descomponen lentamente dando, entre otras cosas, una

pequea cantidad de tomos de cloro (Cl) y de molculas de

monxido de cloro (ClO) que son las que catalizan la destruccin del

ozono.

Desde 1979, la concentracin de ozono disminuy hasta alcanzar su

mnimo alrededor de 1994.NASA.

Las reacciones envueltas en los procesos de destruccin sonms de 100, pero se pueden simplificar en las siguientes:

Cl + O3 -----> ClO + O2

ClO + O -----> Cl + O2

Efecto neto: O3 + O -----> 2 O2

El tomo de cloro acta como catalizador, es decir, no es consumido en la

reaccin, por lo que destruye miles de molculas de ozono antes de

desaparecer.

El tomo de bromo es an ms destructivo que el de cloro (unas 10 o 100

veces ms).

Agujero de ozono de la Antrtida

Desde hace unos aos losniveles de ozono sobre laAntrtida han descendidoa niveles ms bajos que lonormal.

Se habla de agujerocuando hay menos de 220DU de ozono entre lasuperficie y el espacio.(La Unidad Dobson (UD)es un espesor terico dela capa de ozono y se usacomo una medida de lacantidad de molculas deozono en la estratsfera.)

La palabra agujero induce a confusin, y no esun nombre adecuado, porque en realidad lo que seproduce es un adelgazamiento en la capa de ozono, sinque llegue a producirse una falta total del mismo.

En la Antrtida est comprobado que cada primaveraantrtica se produce una gran destruccin de ozono, deun 50% o ms del que existe en la zona, formndose unagujero.

Los niveles normales de ozono en esta zona son de 300DU y suele descender hasta las 150 DU, habiendollegado, en los momentos ms extremos de destruccinde ozono, a disminuir hasta las 100 DU.

Historia y extensin

El agujero de ozono de la Antrtida fue observado por vez primera durante los

aos 1980-84.

Una vez detectado se puede comprobar como, desde alrededor de 1976, ya

haba datos que indicaban su aparicin, pero fue en la dcada de los ochenta en

la que su crecimiento se hizo mucho mayor.

Entre los aos 1978-1987 el agujero creci tanto en profundidad (ozono

perdido en la columna) como en extensin, aunque con oscilaciones de unos

aos a otros.

En 1988 el agujero disminuy drsticamente, pero entre 1989-1991 volvi a

ser tan grande como en 1987, y en 1992-95 fue aun mayor.

En 1987 y 1989-95 cubra el entero continente Antrtico y parte del ocano

que lo rodea, llegando, en algunas pocas ocasiones a afectar al extremo de

Sud Amrica, Australia o Nueva Zelanda.

Datos

Agujero de Ozono del10 de Setiembre

del 2009

rea 23 millones dekilmetros

cuadrados

Ozono mnimo 141Unidades Dobson

Temperaturaestratosfrica 180 K

Causas del agujero de ozono en la Antrtida

La especialmente fuertedestruccin de ozono en laAntrtida se produce, por lascondiciones que luegodetallaremos, gran parte del clorocontenido en las molculas nodirectamente destructoras delozono se convierte en radicales decloro destructivos.

Hay seis procesos que, sucediendouno tras otro o simultneamente,influyen en este resultado:

Hay seis procesos

a) El vrtice polar.

b) Nubes polares estratosfricas.

c) Reacciones en las nubes polares estratosfricas

d) Sedimentacin y desnitrificacin.

e) Fotlisis de los compuestos de cloro activos.

f) Destruccin cataltica del ozono por el Cl activo

a) El vrtice polar.-

El aire de la Antrtida se enfra durante el

invierno por lo que desciende.

El efecto Coriolis hace que este aire en

descenso forme una fuerte corriente en

direccin oeste alrededor del polo (vrtice

polar) que asla (no est claro si casi

totalmente o hay una cierta comunicacin con

las zonas vecinas) el aire de la Antrtida

durante todos estos meses.

Cuando llega la primavera, a pesar de que el

aire comienza a calentarse, permanece el

vrtice polar hasta noviembre.

b) Nubes polares estratosfricas.-

Las temperaturas en la parte baja

de la estratosfera llegan a ser

extraordinariamente fras, por

debajo de - 80C.

En estas condiciones se forman

numerosas nubes en la

estratosfera, compuestas

principalmente de cido ntrico y

agua en estados cristalizados.

c) Reacciones en las nubes polares estratosfricas.

El cloro que est en las molculas no destructoras delozono como cloruro de hidrgeno o nitrato de clororeacciona sobre las superficies de las partculas queforman las nubes polares estratosfricas.

El HCl se va disolviendo en las partculas conforme ellasse van formando

El ClONO2 se va absorbiendo con reacciones como:

ClONO2 + HCl ------> Cl2 + HNO3 ClONO2+ H2O ------> HOCl + HNO3

El HNO3 permanece en las partculas de la nube.

Adems, las nubes facilitan una reaccin cataltica que retira

xidos de nitrgeno (NOx) a base de reacciones como:

N2O5 + H2O ------> 2 HNO3

N2O5 + HCl -------> ClNO2 + HNO3

Y como el N2O5 est en equilibrio con el NO2:

2 N2O5 4 NO2 + O2

El efecto final es que el NO2 se elimina de la fase gaseosa y va

quedando "secuestrado" en las nubes en forma de cido ntrico.

d) Sedimentacin y desnitrificacin.

A veces las nubes se hacen tan grandes que descienden de la estratosfera, arrastrando el

cido ntrico (desnitrificacin). La desnitrificacin aumenta la denoxificacin.

e) Fotlisis de los compuestos de cloro activos.

El Cl2 y el HOCl producidos se fotolisan con facilidad, incluso en el invierno antrtico

en el que hay pocos rayos UV porque el sol est muy bajo y sus rayos han tenido que

atravesar una gruesa capa de atmsfera que retiene a muchos rayos UV. Las molculas

de Cl2 absorben rayos UV-A y visibles:

Cl2 + hv -------> 2 Cl

Cl + O3 --------> ClO + O2

As se producen grandes cantidades de ClO que reaccionaran con el NO2 formando

ClONO2 que vuelve a formar parte de la reserva de molculas no destructoras del

ozono que contienen Cl. Pero los procesos de denoxificacin y desnitrificacin

estudiados antes impiden que esto suceda al haber retirado NO2.

f) Destruccin cataltica del ozono por el Cl activo.

Como se ha visto, el Cl y el ClO originan un eficaz ciclo cataltico dedestruccin del ozono.

Sin embargo este ciclo usa tomos de oxgeno libres que slo sonsuficientemente abundantes como para justificar el proceso en la partealta de la estratosfera.

Pero no hay suficiente nmero en la parte baja de la estratosfera comopara explicar el proceso de destruccin del ozono que tiene lugar enella.

Parece que aqu el mecanismo principal implica al perxido de cloro(ClOOCl), en reacciones:

ClO + ClO -------> ClOOCl

ClOOCl + hv ----> Cl + ClOO (a)

ClOO -------------> Cl + O22 Cl + 2 O3 ------> 2 ClO + 2 O2-------------------------------

Efecto neto: 2 O3 -> 3 O2

A las temperaturas a las que tiene lugar esta reaccin esmuy rpida y domina el proceso de destruccin del ozono.

El paso (a) de la reaccin necesita radiacin UV que slollega a ser abundante en la parte baja de la estratosfera enla primavera.

As se explica que durante el invierno tiene lugar una granacumulacin de ClO y ClOOCl que es seguida de unamasiva destruccin de ozono en primavera.

Se cree que este mecanismo es responsable de alrededordel 70% de la prdida del ozono.

Otro mecanismo que se ha identificado emplea cloro y bromo:

ClO + BrO -----> Br + Cl + O2Br + O3 ---------> BrO + O2Cl + O3 ---------> ClO + O2-----------------------

Efecto neto: 2 O3 -> 3 O2

Se cree que este conjunto de reacciones es responsable dealrededor del 20% de la prdida de ozono de la Antrtida.

Se conocen otros mecanismos, aunque se considera que supapel es menos relevante que los explicados

Tratamiento de los contaminantes atmosfricos

Tratamientos de gases

El tratamiento de gases contaminantes que se desprenden en procesos

industriales y que no implican combustin, se puede lograr por:

Solubilizacin

Absorcin, mediante reaccin qumica bajo la lluvia de un lquido

apropiado.

El material particulado se trata en equipos retenedores de partculas.

Muchos gases se neutralizan con bases o se oxidan con reactivos adecuados.

Un reactivo apropiado y barato es la solucin de hipoclorito de sodio, porque

es alcalino y oxidante a la vez.

A.- Procesos de absorcin

La absorcin de los gases en los lquidos es una de las tcnicas masutilizadas para controlar la composicin de los gases residuales en laatmsfera.

En general los gases residuales son mezclas de componentesgaseosos, algunos de los cuales son solubles en una fase liquidaseleccionada, la mayor parte constituye un gas portadorprcticamente insoluble.

El contacto directo del gas con el lquido hace que la transferenciade materia ocurra entre las dos fases en direcciones controladasbsicamente por los gradientes de concentracin de los componentesindividuales.

Los tipos de unidades de absorcin utilizadoscomnmente son los siguientes:

- Torre de relleno (Sillas Bert, anillosRaschig, rejas de madera, etc.)

- Torres de plato (Campanas de burbujeo,platos perforados, etc. )

- Dispersin hidrulica (Pulverizacin,cicln, lavador tipo venturi )

- Dispersin mecnica (Tanques agitados,lavador de Feld)

- Lecho fluidizado (Lecho turbulento deesferas huecas, bolas de vidrio)

Gases tpicos a separar por absorcin:

H2S, CO2, NH3, SO2, NO, NOx , HCl, HF,HBr, HCN, Benceno, Tolueno, Metanol

Tratamiento de material particulado

El tratamiento del material particulado depende desu naturaleza, pero principalmente de su tamao.

Las partculas de 0,001 a 10 micrones (m) sesuelen tratar en lavadores y las de 10 500 m enciclones. Los ciclones, que son los colectores msampliamente usados, operan por el principio deseparacin centrfuga.

En un cicln de forma cilindro-cnica la mezclaaire-polvo entra tangencialmente por su partesuperior, desplazndose hacia abajo en espiral.

Las partculas, que poseen mayor fuerza centrfuga,se acumulan en las paredes y por ellas descienden.

En la parte inferior cnica el aire se separa de laspartculas y asciende en una espiral ms pequeapara salir por arriba.

Los ciclones en generalson equipos que se puedenconstruir con materialrefractario en su interior,por lo que se puedentrabajar hasta 950.

Pueden ser diseados paraalta capacidad de materialparticulado, pero conmenor eficiencia. Mayoreficiencia se logra condimetros ms pequeos ycon alta velocidadtangencial.