contaminación ambiental

1. 3.1. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA A ESCALA LOCAL, URBANA Y REGIONAL
3.1.1. NIEBLA FOTOQUÍMICA
3.1.2. LLUVIA ÁCIDA
3.1.3. EFECTOS SOBRE LA SALUD, LA VEGETACIÓN Y LOS MATERIALES
3.2. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA A ESCALA GLOBAL
3.2.1. CALENTAMIENTO GLOBAL
3.2.2. ALTERACIÓN DE LA CAPA DE OZONO
3.3. MEDIDA DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
3.3.1. CONCEPTO DE EMISIÓN E INMISIÓN
3.3.2. SISTEMAS DE TOMA DE MUESTRA Y ANÁLISIS
3.3.3. REDES DE VIGILANCIA
TEMA 3. CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS II:
EFECTOS Y MEDIDA

2. OBJETIVOS DEL TEMA
• Conocer los principales efectos ocasionados por la contaminación atmosférica tanto a
escala local, urbana, regional y global
• Conocer los distintos sistemas que se emplean para medir la contaminación
atmosférica tanto en inmisión como en emisión

3. 3.1. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
A ESCALA LOCAL, URBANA Y REGIONAL
CONTAMINANTES DE REFERENCIA (QUE EXISTEN HABITUALMENTE EN TODAS LAS ZONAS
URBANAS):
PM-10: debido principalmente a emisiones de fuentes industriales
SO2: debido principalmente a la quema de combustibles fósiles en fuentes fijas
CO: debido principalmente al transporte
NO2: debido principalmente al consumo de combustible en fuentes móviles y fijas
Pb: debido principalmente al uso de gasolina con plomo (eliminada en muchos países)
O3: se forma a partir de NO2 y COVs
LOS COVS TAMBIÉN ESTÁN HABITUALMENTE PRESENTES EN ZONAS URBANAS, DEBIDOS
PRINCIPALMENTE AL TRANSPORTE Y AL USO DE DISOLVENTES

4. • Para minimizar el impacto ambiental se establecen estándares para la calidad de aire ambiente
y límites en los niveles de emisión
• Las referencias más importantes para los estándares tanto para la calidad del aire ambiental
como para las emisiones son:
OMS – Guías de la calidad del aire para Europa
TA, Luft – Instrucciones Técnicas de Control de Calidad, Alemania
Directivas de la UE
USEPA – Estándares Nacionales de Calidad del Aire

5. Los oxidantes fotoquímicos son contaminantes secundarios que se forman cuando la luz irradia una
mezcla de óxidos de nitrógeno e hidrocarburos, dando lugar a una mezcla compleja de productos que
recibe el nombre de niebla fotoquímica o "smog" fotoquímico
O3: más abundante de los oxidantes fotoquímicos por lo que se utiliza como indicador de estos episodios.
Otros oxidantes: FORMALDEHÍDO, NITRATOS ORGÁNICOS
3.1.1. NIEBLA FOTOQUÍMICA
Fig. 3.1. Niebla fotoquímica (publicada en Wikimedia Commons con licencia CC By-SA 3.0)
EFECTOS
Irritación pulmonar y de las mucosas,
irritación ocular, deterioro de goma, daño
en la vegetación y reducción en las
cosechas
PRECURSOR:
Principalmente el tráfico de las ciudades

6. 3.1.2. LLUVIA ÁCIDA (DEPOSICIÓN ÁCIDA)
La lluvia que cae a través de una atmósfera no contaminada llegará a la Tierra con un pH ligeramente
ácido, debido al dióxido de carbono que se encuentra en la atmósfera:
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3
-
En zonas del norte de Europa y las partes
orientales de EEUU se han detectado
lluvias con pH<5 e incluso <4
Las emisiones de óxidos de azufre y
óxidos de nitrógeno (industria, transporte,
producción de energía, calefacciones…) se
transforman en la atmósfera en sulfatos y
nitratos que con la radiación solar y vapor
de agua, mediante reacciones químicas
complejas, se transforman en ácido
sulfúrico y nítrico diluido
La deposición de estos ácidos puede ser
seca en forma de partículas o húmeda en
forma de lluvia o nieve (lluvia ácida)
Fig. 3.2. Lluvia ácida (publicada por Wikipedia con licencia CC BY-SA 3.0)

7. SISTEMAS ACUÁTICOS
pH baja  solubilidad de los metales aumenta (Al presente en rocas y fondo de ríos y lagos)  aumenta la
concentración de Al en el agua
Tóxico para peces, anfibios, moluscos y zooplancton (y se cree que la causa última de la muerte de las
poblaciones de peces en aguas acidificadas se debe al envenenamiento por aluminio)
VEGETACIÓN
Daños en plantas recien nacidas y hojas (cosechas)
Solubilización Al (bosques)
Solubilización K, Ca y Mg  empobrecimiento de suelos
MATERIALES
Materiales de construcción y pinturas
Estatuas y monumentos
CaCO3 + H2SO4  CaSO4

8. 3.1.3. EFECTOS PRODUCIDOS POR LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
EFECTOS SOBRE LA SALUD
• Los efectos producidos por la contaminación atmosférica dependen de la concentración de
contaminantes, del tipo de contaminantes presentes, del tiempo de exposición y de las fluctuaciones
temporales en las concentraciones de contaminantes, así como de la sensibilidad de los receptores y
los sinergismos entre contaminantes
• En general, los efectos de los gases contaminantes en el hombre son múltiples. Normalmente, son la
nariz, la garganta y el sistema bronquial los que se ven afectados con mayor frecuencia.
• Se ha comprobado la relación existente entre la contaminación atmosférica producida por partículas
en suspensión y dióxido de azufre, y la aparición de bronquitis crónica en la población adulta
• La presencia en el aire de elevadas concentraciones de CO representa una amenaza para la salud.
El CO inhalado se combina con la hemoglobina de la sangre, lo que reduce la capacidad de la sangre
para el transporte de oxígeno desde los pulmones hasta los tejidos.
• Los oxidantes fotoquímicos, producen irritación de los ojos y mucosas (afectan principalmente a las
personas con afecciones asmáticas y broncopulmonares)
• Los metales pesados, como plomo o cadmio, pueden ocasionar diversas enfermedades y algunos
son bioacumulables
• Algunos COVs entre los que están los hidrocarburos aromáticos policíclicos se asocian normalmente
con cáncer

9. EFECTOS SOBRE LA VEGETACIÓN
• Las plantas muestran una especial sensibilidad a la mayor parte de los contaminantes del aire y sufren
los daños a concentraciones significativamente más bajas que las necesarias para causar efectos
sobre la salud humana
• Los efectos dependen del contaminante y de la sensibilidad de las diferentes plantas a su exposición.
Ej. las coníferas, la alfalfa, el algodón, la soja, la lechuga, las espinacas, las judías, y los manzanos
son especies particularmente sensibles a la acción del SO2
• Los contaminantes de carácter ácido fácilmente solubles (SO2, HCI, HF, NOx) son muy tóxicos para los
vegetales, atacando la estructura de las hojas
• El flúor y sus derivados son contaminantes que se caracterizan por ser tóxicos para las plantas a muy
bajas concentraciones. Las viñas y las plantaciones frutales son plantas especialmente sensibles a la
acción del flúor

10. EFECTOS SOBRE LOS MATERIALES
• La acción de los contaminantes atmosféricos sobre los materiales puede manifestarse por la
sedimentación de partículas, deteriorando su aspecto y provocando abrasiones, o bien por ataque
químico
• Los compuestos de azufre son responsables de los daños mas importantes ocasionados a los
materiales. Pueden acelerar la corrosión de materiales metálicos y las nieblas de ácido sulfúrico
atacan a los materiales de construcción, convirtiendo los carbonatos en sulfatos solubles lo que
provoca la aparición de escamas y el debilitamiento mecánico
• La acción de los oxidantes fotoquímicos se produce sobre todo en los cauchos y elastómeros en los
que causan rápido envejecimiento y agrietamiento
• Los óxidos de nitrógeno decoloran y estropean las fibras textiles y los nitratos producen la corrosión de
las aleaciones cobre-níquel

11. 3.2. EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
A ESCALA GLOBAL
• Algunos contaminantes atmosféricos (CO2, CH4, N2O) tienen tiempos de permanencia en la atmósfera
de años con lo que sus efectos tienen lugar a nivel global planetario, independientemente del lugar
donde han sido emitidos los contaminantes
• Los dos principales problemas atmosféricos detectados en nuestro planeta a nivel global son el
cambio climático y el agotamiento del ozono estratosférico
• Ambos efectos son consecuencia de pequeños cambios en la composición de nuestra atmósfera
ocasionados por la emisión de contaminantes con largos tiempos de residencia, con lo que su solución
requiere de la cooperación internacional

12. 3.2.1. CALENTAMIENTO GLOBAL
Se ha detectado un cambio en el clima global del planeta: la temperatura media de la superficie terrestre ha
aumentado 0,8ºC en el último siglo y otras alteraciones climáticas
La mayoría de los expertos están de acuerdo en que el calentamiento del planeta es debido a la actividad
humana y en particular a la emisión de gases de efecto invernadero (GEI)
La Tierra devuelve por radiación la energía recibida por el sol, en forma de radiación de onda larga que es
absorbida por algunos gases que se encuentran en la atmósfera devolviendo parte a la tierra  efecto
invernadero natural (T~15ºC)
Aumento antropogénico en la concentración de gases invernadero  efecto invernadero intensificado
PRINCIPALES RESPONSABLES:
CO2, CH4, N2O y halocarbones (absorben por encima de 4 µm)
La concentración de CO2 ha aumentado un 30% desde el s.XVIII
Actualmente crece en un 0,4% (doble crecimiento que en los años 60)
PRINCIPALES CAUSAS DEL AUMENTO DE CO2
 Quema de combustibles fósiles (litosferaatmósfera)
 Incendios forestales y deforestación (biosfera atmósfera)

13. INTERGOVERNENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE
Organización Mundial de Meteorología y Programa Medioambiental de las Naciones Unidas
Intergovernental Panel on Climate Change (Organización Mundial de Meteorología y Programa
Medioambiental de las Naciones Unidas)
1990: “El incremento observado podría deberse en gran medida a la variabilidad natural; esta variabilidad,
y otros factores humanos podrían haber contrarrestado un calentamiento global aún mayor a causa del
efecto invernadero provocado por el hombre”
1995: “El balance de evidencias denota una influencia humana en el clima global”
2001: “Hay nuevas y más abrumadoras evidencias de que gran parte del calentamiento observado a lo
largo de los últimos 50 años es atribuible a las actividades humanas
2007: “La mayor parte del incremento en las temperaturas medias globales observado desde mediados del
siglo XX se debe, con gran probabilidad, a las concentraciones de gases de efecto invernadero
antropogénicas”

14. EFECTOS
Alteraciones en el clima (oleadas de calor más frecuentes, sequías persistentes, tormentas más
frecuentes, inundaciones)
Reducción de la superficie ocupada por glaciares
Aumento del nivel de los océanos
Aumento de la acidez oceánica (impacto en el ecosistema marino)
OTROS GASES DE EFECTO INVERNADERO
• METANO ha aumentado debido a la actividad humana: uso de combustibles fósiles, vertederos,
degradación anaerobia de restos vegetales en zonas inundadas (arrozales, producción de energía
eléctrica), cría intensiva de rumiantes domésticos
• OXIDO NITROSO ha aumentado debido al uso de fertilizantes nitrogenados en agricultura intensiva
• HALOCARBONES deben su presencia en la atmósfera completamente a la acción humana
(refrigerantes, sprays)

15. CAPA DE OZONO
Se denomina capa de ozono a una región de la atmósfera situada en la estratosfera donde se acumula la
mayor parte del ozono atmosférico (90%)
Filtra los nocivos rayos UV procedentes del sol antes de que lleguen a la superficie de nuestro planeta (50-
360 nm)
AGUJERO DE OZONO
1957 se descubrió que en la Antártida la cantidad de ozono estaba disminuyendo”Agujero de ozono”
Se observó que la disminución era progresiva y que se experimentaba sobre todo en primavera (Sep-Nov
en el Polo Sur)
El debilitamiento de la capa se debe al aumento del Cl atómico (o Br) en la estratosfera, procedente de
gases sintéticos, que cataliza la destrucción de O3 (cada átomo de Cl puede destruir más de 10000
moléculas de O3)
La fuente principal de Cl son los clorofluorocarbonos; tienen largos tiempos de permanencia en la
atmósfera (inertes y no solubles en agua por lo que no se eliminan en la troposfera) y llegan a la
estratosfera donde la radiación UV rompe las moléculas y libera el Cl.
3.2.2. ALTERACIÓN DE LA CAPA DE OZONO

16. La mayor parte del Cl estratosférico (~99%) se encuentra en formas inactivas (HCl, ClONO2) que quedan
atrapados en el Polo Sur durante el invierno polar, reaccionando y formándose Cl2 que en primavera se
descompone fotoquímicamente en Cl atómico
¿POR QUÉ EL AGUJERO DE LA ANTÁRTIDA?
Cl + O3  ClO + O2
ClO + O  Cl + O2
O3 + O  2O2
1 átomo de Cl puede destruir
más de 10.000 moléculas O3
SUSTANCIAS DISMINUIDORAS DEL OZONO
CLOROFLUOROCARBONOSOS (CFCs): Refrigerantes, sprays
TETRACLORURO DE CARBONO (CCl4): Disolvente
METILCLOROFORMO (CH3CCl3): Limpieza metales
HIDROFLOUORCLOROCARBONES (HCFCs): sustitutos CFCs, más solubles
HALONES: compuestos Br para combatir INCENDIOS
BROMURO DE METILO: Fumigantes

17. CONSECUENCIAS DE UNA MAYOR EXPOSICIÓN A LA LUZ UV
EFECTOS EN LA SALUD:
 Lesiones cutáneas (cáncer de piel)
 Lesiones oculares (cataratas)
 Alteraciones en el sistema inmunológico
ALTERACIONES EN LA FOTOSÍNTESIS VEGETAL
ALTERACIONES EN EL CICLO VITAL DE ALGUNOS ANIMALES COMO LOS ANFIBIOS

18. Fig. 3.3. Predicciones basadas en diferentes modelos del incremento de la temperatura media global respecto de su valor
en el año 2000 (publicada en Wikimedia Commons con licencia CC BY-SA 3.0)

19. EMISIÓN
Concentración de contaminantes que vierte un foco determinado, medido en la salida de éste
(transporte, mezcla, reacción química)
INMISIÓN
Concentración de contaminantes presentes en una atmósfera determinada, a los que se encuentran
expuestos seres vivos y materiales (medida de la calidad del aire ambiente); los valores de inmisión
dependen tanto de los valores de emisión como de los fenómenos de mezcla, reacciones químicas,
transporte y deposición
VALORES DE EMISIÓN
VALORES DE INMISIÓN DEPENDEN: FENÓMENOS DE MEZCLA
REACCIONES QUÍMICAS
TRANSPORTE
DEPOSICIÓN
3.3.1. CONCEPTO DE EMISIÓN E INMISIÓN
3.3. MEDIDA DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

20. Al aumentar los niveles de contaminación aumenta la morbi-mortalidad
La emisión de contaminantes debe ser limitada
Son necesarias actuaciones de vigilancia
3.3.2. SISTEMAS DE TOMA DE MUESTRA Y ANÁLISIS
TOMA DE MUESTRA
Obtención de una muestra representativa (lugar, momento, forma)
Magnitud de la muestra
Evitar transformaciones indeseadas hasta análisis
Emisión
Inmisión
TOMA DE MUESTRA + ANÁLISIS CONCENTRACIÓN DE CONTAMINANTES

21. No requieren realizar toma de muestra
Métodos ópticos que aprovechan el paso de los gases
Calibración periódica
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE MEDIDA
Extrae muestra para analizarla (+ riguroso)
SEGÚN EL PRETRATAMIENTO
NO EXTRACTIVO
EXTRACTIVO
SEGÚN LA DURACIÓN DEL MUESTREO
NO ACUMULATIVO
Se capta un volumen de gas que luego se analiza
Uso limitado a flujos uniformes y alta concentración de contaminantes
ACUMULATIVO
El contaminante de interés se preconcentra, haciendo pasar durante un cierto tiempo el gas por un equipo
que retiene el contaminante

22. SEGÚN EL LUGAR
INMISIÓN
Bajas concentraciones  muestreo acumulativo
Selección de los puntos de muestreo: Real Decreto 1073/2002
•Los puntos de muestreo orientados a la protección de la salud humana deben de proporcionar datos
sobre las áreas que registren las concentraciones más altas a las que la población puede llegar a verse
expuesta y también sobre otras áreas que resulten representativas de la exposición de la población.
•Los puntos de muestreo dirigidos a la protección de los ecosistemas y la vegetación estarán a una
distancia superior a 20 km de las aglomeraciones o a más de 5 km de otras zonas edificadas, industrias o
carreteras.
•Por regla general, el punto de entrada del muestreo se colocará a varios metros de edificios, balcones,
árboles y otros obstáculos y deberá estar situado entre 1.5 m y 4 m sobre el nivel del suelo.
EMISIÓN
Sonda isocinética colocada en un punto con flujo laminar
Selección del punto de muestreo: Orden de 18 de octubre de 1976 sobre prevención y corrección de la
contaminación industrial de la atmósfera

23. SEGÚN LA NATURALEZA DEL CONTAMINANTE
PARTÍCULAS
Se deben de evitar largos recorridos
En emisión exige isocinetismo
GASES
No requieren sonda isocinética
SEGÚN EL GRADO DE AUTOMATIZACIÓN
MANUALES
Métodos referencia
Alto coste de personal
AUTOMÁTICOS
Mediciones continuas
Calibraciones y comprobaciones periódicas

24. MÉTODOS DE REFERENCIA APROBADOS POR LA EPA:
PM-10: Filtración + gravimetría (muestreador de alto volumen)
SO2: Método de West-Gaeke (absorción+colorimetría)
O3: Reacción con etileno que emite quimioluminiscencia
CO: Absorción infrarroja
Hidrocarburos (no metano): Detector de ionización de llama
NO2: Reducción a NO + reacción con O3 que emite quimioluminiscencia
Pb: Filtración + extracción con ácidos + absorción atómica
*Se pueden utilizar métodos equivalentes que hayan sido comprobados contra el de referencia y den
resultados similares

25. Redes de Vigilancia
Dirección General de Calidad y
Evaluación Ambiental del MMA
Unión Europea
OBJETIVOS
Medida, evaluación y cuantificación de los contaminantes
Identificación de la procedencia, prevención y reducción de los mismos
Vigilancia del cumplimiento de la legislación
Comunicación y alerta de posibles episodios que pudieran alterar la calidad del aire
Predicción de la calidad del aire en el futuro
3.3.3. REDES DE VIGILANCIA