Smog Fotoquimico2

Programa de Doctorado: Qumica e Ingeniera Qumica

Curso: 2007-2008

CONTAMINACIN AMBIENTAL

SMOG FOTOQUMICO

Smog ReductorSmog Oxidante. Smog fotoqumico

Manifestaciones principales. En ciudades.Neblina de color amarillo-parduzco.- Aerosol.- Contaminantes primarios.- Contaminantes secundarios.

Efectos nocivos:- Salud humana. Irritaciones en los ojos. Afecciones respiratorias.- Plantas, animales y materiales.

Referencia histrica. 1940s. Los ngeles

Principal contaminante. Ozono superficial. Ozono troposfrico.Contraposicin con ozono estratosfrico.


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GENERALIDADESSMOG FOTOQUMICO

ORIGEN

CONTAMINANTES PRIMARIOS.*Principales fuentes:

- Motores de combustin interna. Fundamentalmente automviles.- Evaporacin de disolventes o de compuestos lquidos y otros.

LUZ SOLAR.

* Naturaleza de los principales contaminantes.xidos de nitrgeno. Origen:

+ Combustin a elevada temperatura: N2 y O2 presentes en el aire.N2 + O2 2 NO

con intervencin de Oxgeno atmico y Radicales libres (RH).

+ Interconversin.NO2 + h (< 400 nm) NO + O 2 NO + O2 2 NO2


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ORIGENSMOG FOTOQUMICO

* Naturaleza de los principales contaminantes.xidos de nitrgeno. Origen:

+ Combustin a elevada temperatura: N2 y O2 presentes en el aire.N2 + O2 2 NO

con intervencin de Oxgeno atmico y Radicales libres (RH).

Compuestos Orgnico Voltiles (COVs). Principalmente hidrocarburos:- Alifticos saturados e insaturados (muy reactivos).- Aromticos.

CONTAMINANTES PRIMARIOS.

Hidrocarburos en la atmsfera:Metano. Fuentes:

- Naturales.- Antropognicas. Residuos, combustibles.

COVNM. Fuentes:- Naturales. Plantas.- Antropognicas. Transporte (combustibles no quemados). Ciudades - Vehculos:

+ A partir de aceite del motor a elevadas temperaturas.+ Tanque de combustible.+ Carburador.


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CONTAMINANTES PRIMARIOS

Relacin Aire/Combustible

Relacin esteqiomtrica

Zona rica en fuel Zona pobre en fuel

E mi s

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min

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tes

CO

NO

HC


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1.- Reacciones de formacin de oxgeno atmico.NO2 + h ( < 380 nm) NO + O

2.- Reacciones con intervencin de especies del oxgeno:O2 + O O3O3 + NO NO2 + O2

3.- Produccin de radicales libres hidrocarburo (COVs):RH + ORH + O3

R , RO , ROO , otros productos

4.- Produccin de otros radicales libres:O* + H2O HO

H2O2 + h 2 HO

5.- Propagacin y terminacin de reacciones:NO2 + R Productos (como PAN)NO + ROO NO2 + Otros productos


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REACCIONESSMOG FOTOQUMICO

NO2 absorbe radiacin solary produce NO y O

O reacciona con O2para dar O3

O

O3Radicales libre COVs

NO reacciona con O3 o ROO para dar NO2

NO

NO2

O, HO y O3 reaccionan con COVs para dar

radicales libres

OO2

O3

VEHCULOS

SOL

h

NO COVsRadicales libres COVs reaccionan con NO2y otras especies, para producir PAN,

Aldehdos y otros componentes del smog

NO2

R

a

d

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l

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s

l

i

b

r

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C

O

V

s

VEHCULOS


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REACCIONESSMOG FOTOQUMICO

COVs

-Dixido de carbono.

-Materia particulada orgnica.

-Productos solubles en agua:+ Inorgnicos: H2SO4, HNO3+ Orgnicas: cidos, Aldehdos.

-Oxidantes:+ Inorgnicos: O3, H2O2, (HNO3).+ Orgnicos: Perxidos e Hidroperxidos:

Nitrato de peroxiacetilo (PAN)Nitrato de peroxibenzoilo (PBN)cido peracticoHidroperxido de acetilo.

R. QumicasR.Fotoqumicas


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PRODUCTOSSMOG FOTOQUMICO

Niv

el d

e c

on

tam

ina

ci

n ( p

pm)

Horas/da4.0 16.012.08.0 20.0

0.1

0.2

0.3

0.4

Aldehdos

Oxidantes

COVs

NO

NOX


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COMPOSICIN DE LA ATMSFERA EN CIUDADESSMOG FOTOQUMICO

*Resumen de condiciones para la produccin de smog fotoqumico:

- Fuentes importantes de NO, COVs (RH y otros). Fundamental el trfico.- Fuerte radiacin solar. Reacciones fotoqumicas.

- Escaso movimiento de masas de aire. Evitar dilucin.

- Orografa apropiada.

Reduccin de smog fotoqumico.

- Mejora de condiciones meteorolgicas. Difcil actuar.- Contaminantes primarios:

+ xidos de nitrgeno: Combustin a temperaturas mas bajas.Uso de catalizadores-Convertidores catalticos:

Pd/Pt. Oxidacin de compuestos de carbono.Rh(Cu/Cr). 2NO N2 + O2

+ COVs. Poco eficaz. Suelen estar en exceso con respecto a los xidos de nitrgeno. Fuentes naturales.


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COMPOSICIN DE LA ATMSFERA EN CIUDADESSMOG FOTOQUMICO

Reduccin del smog fotoqumico.

- Mejora de condiciones meteorolgicas. Difcil actuar.- Contaminantes primarios:

+ xidos de nitrgeno: Combustin a temperaturas mas bajas.Uso de catalizadores-Convertidores catalticos:

Pd/Pt. Oxidacin de compuestos de carbono.Rh(Cu/Cr). 2NO N2 + O2

+ COVs. Poco eficaz. Suelen estar en exceso con respecto a los xidos de nitrgeno. Fuentes naturales.

NIVELES.Referencia. Suele medirse ozono como compuesto de referenciaAire limpio 30 ppmLmites OMS: 75 100 ppm 1 hora

50 60 ppm 8 horasEjemplos: Ciudades: 100 - 150 ppm, varios das al ao, especialmente en verano.

Zonas Rurales: Afectadas por transporte.EFECTOS

Umbral de toxicidad: Hidrocarburos < Componentes en que se transformanManifestacin de efectos nocivos:

Hidrocarburos:Alifticos: 500 ppmAromticos: 25 ppm

Oxidantes:PAN: 0.7 ppmPBN: 0.005 ppm


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NIVELES Y EFECTOSSMOG FOTOQUMICO

Umbral de toxicidad: Hidrocarburos < Componentes en que se transformanManifestacin de efectos nocivos:

Hidrocarburos:Alifticos: 500 ppmAromticos: 25 ppm

Oxidantes:PAN: 0.7 ppmPBN: 0.005 ppm

* Sobre las plantas:Necrocia de las hojas.Disminucin de crecimiento y produccin

* Sobre los animales y hombre.- Irritacin de los ojos. Dolores de cabeza.- Tos y dolores de garganta.- Irritacin del aparato respiratorio.- Efectos letales.

* Sobre los materiales. Especialmente materiales que contengan macromolculas y polmeros. Efectos:- Ruptura de enlaces. Fragmentacin de molculas.

- Cambio de propiedades. Prdida de resistencia. Quebradizos. Prdida flexibilidad.

Intensidad de los daos. Funcin de:- Concentraciones de contaminantes- Tiempo de exposicin- Naturaleza de los oxidantes


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EFECTOSSMOG FOTOQUMICO

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