Control de contaminación atmosférica

Control de la contaminación atmosférica 1
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CO TROL DE LA CO TAMI ACIÓ
ATMOSFÉRICA
DEPURACIÓ Y CO TROL DE EMISIO ES A LA
ATMÓSFERA
(180 horas.)
1. CO TAMI ACIÓ ATMOSFÉRICA
1.1. ATMÓSFERA: CONCEPTOS BÁSICOS
La atmósfera es una capa gaseosa de espesor uniforme que hace
posible la vida en el planeta. Está formado por una serie de gases en
proporciones variables.
1.1.1. Composición del aire limpio y seco (% vol.)
Entre estos gases está:
Gas Composición (%)
N2 78,084 %
O2 20,9476 %
Ar 0,934 %
CO2 0,0314 %
Ne 0,0018 %
He 0,0005 %
Otros (CH4, Kr, NO, H2, Xe) <0,0002 %

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Otros (O3, NH3, CO, I2, NO2, SO2) < 0,000007 %
1.1.2. Definiciones de contaminación atmosférica
“Presencia en la atmósfera de sustancias no deseables, en
concentraciones, tiempo y circunstancias tales que puedan afectar
significativamente al confort, salud y bienestar de las personas o al uso
disfruto de sus propiedades” (ASTM)
“Existe contaminación del aire cuando la presencia en él de una sustancia
extraña o una variación importante en la proporción de las
habitualmente presentes es capaz de provocar un efecto perjudicial o una
molestia, teniendo en cuenta los conocimientos científicos del momento”
(Consejo de Europa)
“Presencia de impurezas en el aire que puede provocar un perjuicio
notable para la salud, la comodidad y los bienes humanos. Está
contaminación puede deberse a gases, vapores, partículas o líquidos,
incluso radiaciones.”
La atmósfera es un medio muy complejo en el que ocurren fenómenos
meteorológicos y químicos que hacen incierto el comportamiento de los
residuos vertidos.
Debido a la gran movilidad de los compuestos en la atmósfera sobre todo
en relación a los medios hídricos y edáficos, por los efectos de los
residuos pueden alcanzar extensas zonas del planeta.
La contaminación atmosférica se caracteriza por ser totalmente dinámica.
Por lo tanto los impactos producidos en la atmósfera se pueden tratar en
3 niveles. Se puede producir con efecto:
Planetario (global): efecto invernadero
Regional: lluvia ácida
Local: contaminación de los núcleos urbanos
Podemos distinguir distintos tipos de fuentes de contaminación
atmosférica:
Natural: erupciones…
Antropogénica:

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Industrias (fijos)
Tráfico (móviles)
1.1.3. Composición de la atmósfera
En la atmósfera se pueden distinguir 5 zonas que se diferencian por
la gradiente de temperatura y por la densidad, tiempo de actividad química
y energía de radiación incidente.
Los límites entre las regiones reciben el nombre de pausas. Destacar
que la densidad de las capas va a disminuir con la altura.
Las capas de la atmósfera son:
Troposfera: es la capa más importante y está en contacto con el hombre.
Es la capa donde emitimos los contaminantes. Comprende los primeros
12 Km de altitud. El intervalo de temperatura es de 15 ºC hasta -56ºC
(gradiente negativo de temperatura). Esto es muy importante ya que
permite una mezcla constante de masas, tanto en dirección horizontal
como vertical, y favorece la actividad meteorológica.
La constante mezcla de aire es consecuencia de una gran actividad
meteorológica. El continuo movimiento hace que los contaminantes se
dispersen y transporten.
En esta capa, la composición del aire seco es muy homogénea. Sin
embargo, el contenido en vapor de agua es muy variable por la
formación de nubes, precipitaciones y evaporación desde las grandes
masas de agua superficial.
Es la capa de mayor densidad y contiene el 75 % de la masa total de la
atmósfera. Es donde se concentra todo el vapor de agua y los aerosoles.
La densidad de esta capa disminuye con la altura.
Estratosfera: Entre la troposfera y la mesopausa. La estratosfera va desde
la tropopausa hasta una altitud que alcanza los 50 Km.
En ella tienen lugar un gradiente positivo de temperatura (-56ºC a -2ºC
se invierte el gradiente de temperatura). En este caso, la temperatura
aumenta con la altura. Esto se debe a la absorción de radiación
ultravioleta ya que esta capa contiene la mayor parte del ozono
atmosférico.

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El gradiente mayor de temperatura tiene una implicación importante ya
que las masas de aire frío suben por encima de las más calientes y por lo
tanto en esta capa predominan los movimientos horizontales. Esto
configura una estructura de estratos.
Mesosfera: se extiende desde los 50 m hasta los 95 Km. Su temperatura
varía desde los -2ºC hasta los -92ºC, por lo que existe un gradiente de
temperatura negativo.
La densidad es muy baja y apenas se producen movimientos de
convección.
La composición del aire de esta capa también depende de la temperatura
ya que hace que existan gases ligeros y apenas se encuentra vapor de
agua y ozono.
Termosfera o ionosfera: comprende la parte de la atmosfera entre los 85
Km y los 500 Km de altitud. El intervalo de temperatura se encuentra
entre -92ºC y 1200ºC (gradiente positivo).
Este aumento de temperatura se debe a la absorción ultravioleta. En esta
capa existe de forma despreciable vapor de agua y ozono.
En esta capa hay gran cantidad de actividad fotoquímica y esto hace que
muchos elementos, como N2 y O2, se ionicen. De ahí el nombre de
ionosfera.
Existen otras capas más altas que son:
Exosfera y mesosfera: están compuestas mayoritariamente por átomos e
iones de hidrógeno, oxígeno y helio. La concentración de los iones
aumenta conforme subimos y por encima de los 2.000 Km se encuentra
una banda de radiaciones que llegan hasta los 55.000 Km (magnetosfera)
contenida en la exosfera.
Se puede dividir la atmósfera en dos partes:
Homosfera: es la parte de la atmósfera más homogénea en cuanto a
constituyentes gaseosos. Comprende la biosfera, estratosfera y
mesosfera.
Heterosfera: es la parte de la atmósfera más heterogénea. Es en esta
parte donde se producen cambios en la composición química y abundan
los iones y las especies disociadas.

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Ilustración 1 Atmósfera
Existe una parte de la atmósfera denominada “Quimiosfera”
donde hay una gran actividad fotoquímica. Está formada por la
estratosfera y la mesosfera.
La densidad de la atmósfera disminuye con la altitud de forma
que un 99% de masa de la atmósfera se concentra en los primeros 30 Km.
Es a esta zona donde van a parar los residuos lanzados por el hombre.
La proporción mayor de ozono está en la estratosfera,
aproximadamente a los 25 Km de altura.

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1.2. CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS
La contaminación atmosférica es un fenómeno que se presenta a
escala microscópica.
Las unidades de medida que se emplean son pequeñas (mg/m3,
µg/m3, ng/m3, ppm, ppb).
1.2.1. Tipos de contaminantes atmosféricos
Se establece una clasificación de los contaminantes atmosféricos:
Estado físico
Partículas físicas arrastradas por gases de combustión, nieblas, gases
o vapores. Gran dispersión de tamaño. Composición química muy elevada
según su procedencia.
Contaminantes gaseosos
Partículas (sólidas o líquidas):
Polvo: partículas comprendidas entre 1-1000 µm que se
depositan por la acción de la gravedad. Se denominan
sedimentables. Influyen sobre la velocidad de sedimentación
(cuanto más tiempo más sedimentación).
Aerosoles: partículas < 1 µm que se encuentran en suspensión en
el aire y no tienen tendencia a sedimentar. Sus efectos depende
de la granulometría, siendo las partículas más pequeñas las más
peligrosas y estando un mayor tiempo suspendidas en el aire.
• Partículas < 10-20 µm causan riesgos respiratorios.
• Partículas < 0,1 µm son solubles desde el punto de vista
bioquímico ya que atraviesan membranas biológicas.
En función de la composición química
Compuestos de azufre: SO2, SO3, SH2
Se vierten cantidades muy elevadas que proceden de la
combustión. El azufre es la impureza más común de los combustibles
fósiles.

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En el caso del SO2 es peligroso, tóxico e irritante. Puede formar
SO3 por oxidación directa, catalítica o por descomposición de
sulfatos presentes en los combustibles.
El 80 % de SO2 que se vierte a la atmosfera procede de procesos
de combustión ya que es la impureza más común en los
combustibles, tanto sólidos como líquidos.
La oxidación catalítica es el proceso más importante y como
catalizadores actúan diversos compuestos metálicos que hay en
los combustibles como Fe2O3 (óxido férrico), CuO (óxido
cúprico), V2O5.
El SO3, con la humedad del ambiente forma ácido sulfúrico
H2SO4, que es un ácido con alto poder corrosivo y que se
encuentra en la atmosfera en forma de aerosol y da lugar a unas
nieblas de color azulado conocidas como smog ácido.
SO2 + ½ O2 O3 +Q
El H2SO4 es un ácido de alto poder corrosivo que se encuentra
en la atmósfera en forma de aerosol.
SH2 no es tan importante como SO2 y SO3, pero está presente en
la atmósfera y procede de la descomposición de la materia
orgánica.
Tiene facilidad para formar compuestos metálicos que son
especialmente agresivos.
También se produce en erupciones volcánicas, en refinerías de
petróleo y en industrias metalúrgicas.
A bajas concentraciones causa molestias respiratorias y en
concentraciones por encima de 2.000 ppm puede causar la
muerte.
En general, los compuestos de azufre tienen efectos sobre las
plantas, siendo el efecto más preocupante el de la lluvia ácida
que afecta a una amplia gama de materiales, ecosistemas, etc.

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Compuestos inorgánicos del carbono: CO, CO2, Cl2CO (fosgeno)
El CO se origina en procesos de combustión incompleta (el O2 se
encuentra en defecto).
Reacción de oxidación:
CxHy + O2 CO + H2O
La principal fuente de CO es el tráfico rodado.
Es un compuesto muy tóxico debido a que el CO interfiere en el
transporte de O2 por la sangre (carboxihemoglobina).
O2Hb + CO COHb + O2
Su difusión en la atmósfera es muy rápida ya que el peso
molecular del CO es bajo y por tanto altas concentraciones de
CO tienen una duración muy corta.
CO2: se encuentra en la atmósfera de forma natural (por ello
hace 15-20 años no se consideraba contaminante).
Hoy en día se considera contaminante debido a que se
encuentra en concentraciones anormales que rompen el efecto
atmosférico.
Es un gas de efecto invernadero (controlado por el protocolo de
Kyoto).

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Este compuesto no es tóxico por sí sólo, pero a altas
concentraciones puede producir asfixia por desplazamiento del
O2.
Cl2CO: cloruro de carbonilo o fosgeno. Es un contaminante de
origen industrial y su producción se encuentra muy limitada. Su
importancia radica en que es extremadamente tóxico.
Es fácilmente detectable por su carácter organoléptico (huele
mal) debido a su mal olor. Se usa para la fabricación de plásticos
y pesticidas.
Compuestos de nitrógeno: NOx (NO, NO2, N2O…), NH3, PAN
Los óxidos de nitrógeno (NOx) son componentes naturales de la
atmósfera aunque en concentraciones muy bajas. Estas
concentraciones aumentan debido a la combustión a alta
temperatura, tanto industrial como en vehículos. Esto se debe a
que en los combustibles líquidos hay N entre un 1-2 % y este N
contribuye a la formación (80-90 %) de los óxidos de nitrógeno
NOx totales.
Las principales fuentes de emisión son las fábricas de HNO3,
centrales térmicas, calderas industriales, combustiones
domésticas y tráfico rodado.
Los óxidos de nitrógeno contribuyen a la lluvia ácida, smog
fotoquímico y al efecto invernadero.
NH3: se presenta en concentraciones muy bajas en la atmósfera y
sólo se dan a niveles elevados de forma ocasional debido a
escapes accidentales en la industria (fábricas de carbono, de NH3
y procesos de fabricación de compuestos orgánicos).
PAN. Nitratos de peracilo: tienen su origen en procesos
fotoquímicos (reacción de la luz solar cuando en la atmósfera
hay presencia de hidrocarburos activados con óxido de
nitrógeno)
HC + NOx + hυ PAN

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Compuestos orgánicos volátiles (COVs): hidrocarburos, aldehídos,
halocarburos.
Son compuestos de carbono con bajo peso molecular, por eso son
volátiles. Se distinguen en:
Hidrocarburos: constituyen el 50 % de los COVs y se pueden
dividir en:
• Hidrocarburos alifáticos (cadena lineal): son propano,
hexano, etileno.
Son muy tóxicos y asfixiantes ya que desplazan el O2.
Tienen su origen en la producción del petróleo, gas natural y
los vehículos por combustión incompleta y por evaporación
• Hidrocarburos aromáticos: son benceno, tolueno.
Son altamente tóxicos debido a que son cancerígenos y
tienen propiedades narcóticas.
Las principales fuentes de emisión de estos compuestos
(HC) son las industrias del petróleo, de gas natural y los
vehículos en este caso. Los HC proceden de la combustión
incompleta y de la evaporización.
Aldehídos: se forman por oxidación incompleta de
combustibles y lubricantes. Su concentración depende de la
actividad industrial de la zona, de la densidad del tráfico, etc.
Halocarburos: son derivados de los hidrocarburos y contienen
elementos halógenos (F,Cl,Br,I). Destacan los halones (contienen
Br) y los freones (CFCs =clorofluorocarbono) que contribuyen a
la reducción de la capa de ozono.
Los CFCs han sido sustituidos por HFC y PFC que no afectan
a la capa de O3, pero sí contribuyen al efecto invernadero.
Metales: Ca, Al, Pb, Fe,…, Na, K, V, Mg, Cu, Cr, Mn
En la atmosfera se ha detectado presencia de metales (Ca,Al, Pb, Fe)
y en proporciones bajas (Na,K, Mg, Cu,Cr,Mn) son perjudiciales a
altas concentraciones.

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Su origen es muy variado (Pb: gases de escape, Vanadio: residuo
fuel-oil, etc.)
En general, los metales pesados proceden de la combustión de los
carburantes, centrales metalurgias y de incineración de residuos.
Ozono: se forma por reacción fotoquímica en la que interviene de
forma activa la luz solar. A nivel de suelo se encuentra a
concentraciones muy bajas, pero se incrementa de forma muy
rápida con la altura.
Se genera en la troposfera por reacciones fotoquímicas en las que
intervienen hidrocarburos y óxidos de nitrógeno en determinadas
condiciones.
HC + NOx + hυ Niebla solar fotoquímica
Se debe distinguir entre el ozono beneficioso (se genera en la
estratosfera/ absorción de radiación ultravioleta) y el contaminante
(se genera en la troposfera).
El ozono contaminante se genera por diversas causas:
Naturales
• Descargas eléctricas
• Radiación X
• Radiación UV
Artificiales
• Arco voltaico: pueden elevar las concentraciones hasta
niveles de 0’3 ppm. Incluso se puede llegar a
concentraciones superiores a 1 ppm (situación que es muy
grave).
Desde 1985 se considera el ozono como contaminantes prioritario y
aumenta continuamente en la troposfera y paradójicamente
disminuye en la estratosfera (capa de ozono).
Troposfera limpia [O3] = 20-80 ppb

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Zonas urbanas contaminadas [O3] = 500 ppb
Algunos efectos del ozono son:
Influye en la degradación de productos de goma, neumáticos.
Tiene efectos nocivos sobre plantas y en la salud.
Fluoruros: son productos derivados del flúor. Son gases incoloros,
solubles en agua, muy tóxicos y de olor irritante.
En el aire húmedo forma una niebla compuesta por pequeñas gotitas
líquidas. La presencia de fluoruro se realiza sobre todo en forma
gaseosa. Hay que destacar el HF, aunque también tiene importancia
el SiF4. El fluorhídrico FH está en forma de dímeros H2F2.
También podemos tener fluoruros en partículas sólidas. Los
fluoruros, de forma natural, pueden proceder de una erupción
volcánica, de una emisión marina (al calentarse el agua se
desprenden), etc.
Las emisiones de flúor provocadas por la actividad humana pueden
darse en: combustión de carbón, industrias fertilizantes, acero, Al, Fe.
También pueden surgir de la propia erosión de un terreno que tenga
compuestos de flúor o minerales ricos en flúor, aunque esta última
procedencia puede considerarse más natural que artificial.
Efectos:
Se comportan como compuestos tóxicos acumulativos en los
vegetales. Atacan en forma de quemaduras a las hojas
(fundamentalmente en las puntas) aunque no van a penetrar en
su metabolismo.
En el hombre los fluoruros afectan al metabolismo del calcio.
Pueden provocar, por tanto, problemas de huesos; disminuyen
las defensas contra ciertas enfermedades, etc. Si aumenta la
concentración que absorbe el organismo se producen problemas
respiratorios.
Los animales absorben los fluoruros directamente o
indirectamente a través de los vegetales que consumen.

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En cuanto al HF hay que decir que es muy irritante paras las vías
respiratorias y puede que generar perturbaciones crónicas.
Exposiciones prolongadas pueden producir edemas pulmonares
y concentraciones elevadas pueden producir asfixia por sincope
respiratorio.
Además es muy corrosivo pudiendo provocar quemaduras
graves en las mucosas y por suerte su olor es insoportable por lo
que los accidentes agudos son muy raros. Afortunadamente su
olor insoportable repele el permanecer en atmósferas
contaminadas; por lo cual los accidentes agudos son bastante
raros.
Otros
Contaminación organoléptica:
Los olores no se consideran directamente como contaminantes
por no producir en general, efectos nocivos sobre la salud; pero sí
hay que tenerlos en cuenta porqué produce malestar general en la
población.
Fuertes olores desagradables pueden provenir de vertederos
(tanto de los controlados como de los no controlados), de ríos
contaminados, de industria agroalimentaria, etc. En este último
caso, en las industrias agroalimentarias, se pueden evitar en gran
medida la emisión de olores desagradables haciendo uso de un
lecho de carbón activo. También hay que destacar los alpechines.
La contaminación con un olor perceptible puede ser detectada
por el olfato humano, aún en concentraciones tan bajas que no
sean perjudiciales para la salud. Existen otras fuentes que emiten
olores agradables, como pueden ser las fábricas de galletas, la
industria de la fermentación, las cerveceras, las fábricas de caña
de azúcar, etc.
Se han realizado numerosos estudios y aplicaciones en la
industria para la disminución de la emisión de olores; e incluso
para la transformación de estos olores en otros menos
desagradables.

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Existen otras formas de contaminación (Acústica, radiaciones,
lumínica, etc.)
En función de su formación
Contaminantes primarios: se encuentran de la misma forma en la
que se emiten.
Se emiten de forma directa desde diversas fuentes naturales o por
actividades del hombre.
Se pueden encontrar en la atmósfera en la misma forma química que
como ha sido emitida.
Los más representativos son: SO2, CO, NH3, NOx, SH2, CFCs,
partículas en suspensión…
El SO2, CO, NOx representan el 75 % de los contaminantes
primarios.
Contaminantes secundarios: no se encuentran en la misma forma
en la que se emiten.
Se forman por la interacción química entre los contaminantes
primarios, otros compuestos y otros efectos habituales en la
atmósfera (vapor de H2O o radiación solar).
Los más habituales son: H2SO4, NH3, O3, PAN.
Tiempo de vida media
La vida media de las moléculas de un gas calculadas por la relación
entre la concentración atmosférica de una especie y la velocidad de
aportación de la misma.
Nos proporciona una idea de lo reactivo o inerte que puede ser el
contaminante.
Cuanto mayor sea su vida media, mayor será le tiempo de
permanencia en la atmósfera y más lejos podrán ser transportados.
Ejemplos:

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La vida media del SO2es del orden de días.
Los CFC’stienen una vida media de más de 100 años. Pueden
alcanzar las capas más altas de la atmosfera degradando la capa de
ozono. Recorren grandes distancias dentro de los ciclos
meteorológicos del planeta.
En función de este parámetro podemos tener:
Gases permanentes: cuyo tiempo de permanencia es de más de 1000
años (N2, O2 y gases nobles)
Gases variables: con un tiempo de permanencia de 100 años (CO2,
CH4, H2, N2O, O3)
Gases muy variables: con una vida media inferior al año (vapor de
agua, CO, NH3, NO2, SO2, H2S)
1.3. DISPERSIÓN ATMOSFÉRICA: EMISIÓN E INMISIÓN
La contaminación comienza cuando una determinada fuente emite un
contaminante a la atmósfera.
El proceso de contaminación a la atmosfera comienza al depositarse
en ella los contaminantes, y continua con la presencia de los mismos en los
medios gaseosos.
Esta presencia es muy variada, según las propiedades de los
componentes y las condiciones ambientales. (Contra más actividad
atmosférica haya más dispersión de los contaminantes habrá)
Las fuentes emisoras son bastantes numerosas y se concentran
principalmente en los entornos urbanos y en las áreas de elevada densidad
industrial; aunque tenemos que decir que existen algunas fuentes muy
importantes, como son las plantas térmicas, que suelen estar alejadas de los
núcleos urbanos.
La evacuación de la contaminación debe comenzar desde el principio
del proceso.
Se dan dos conceptos:
Emisión: totalidad de las sustancias que pasan a la atmosfera después de
dejar las fuentes de las que proceden (en el momento en que abandonan
su fuente de procedencia y pasan a formar parte del aire).

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Sufren un proceso de difusión atmosférica (mezcla y transporte)
Una vez se ha producido la emisión, los contaminantes se distribuye
por la atmosfera según el proceso de difusión que depende de dos factores:
Específicos: tamaño, temperatura, peso molecular, velocidad de
salida.
Meteorológicos:
En una atmosfera estable propicia la contaminación de
contaminantes porqué solo habrá difusión ordinaria. Sin embargo, en una
atmosfera inestable y dinámica difundirá rápidamente los contaminantes
debido a la turbulencia atmosférica. En este caso tenemos transporte por
convección.
Se consideran factores meteorológicos la velocidad del viento, el
gradiente de temperatura, la humedad…
Estos factores también influyen en las posibles transformaciones
químicas. Hay que tener en cuenta que la atmosfera es un medio oxidante
que recibe radiación solar. Podemos decir que los contaminantes en la
atmósfera están en continua dilución.
La estabilidad atmosférica será un factor importante, ya que si hay
inestabilidad se produce difusión y transporte por convección.
Inmisión: permanencia de los compuestos de forma continua o temporal
en la atmosfera.
Concentración de los contaminantes en el ambiente gaseoso en
puntos suficientemente alejados de las fuentes (emisiones) como para no
discernir cuál de ellos es el causante de los niveles de polución alcanzados.
Los niveles de emisión e inmisión están regulados mediante la
especificación de unos límites:
Concentración máxima de emisión (CME): representa la mayor
cantidad de contaminante que una fuente está autorizada a emitir (mg/
Km recorrido; g/ Tn incinerada, g/h, …)
Concentración máxima de inmisión (CMI): representa la limitación de
tipo sanitario que regula la calidad del aire. Suele estar acompañada en
las normas legales por el máximo período de tiempo en que es
autorizada su existencia.

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Es calculado para los sectores más sensibles:
Ejemplo.: SO2 límite horario 350 mg/m3, diario 125 mg/m3. No
puede superarse de 24 veces por año (horario) y el diario 3 veces por año.
Se establece la unidad de alerta en 500 µm3
Concentración máxima admisible (CMA): representa valores de
inmisión en determinados ambientes laborales.
Son menos restrictivas (CMA>CMI)
Ilustración 2 Dispersión atmosférica. Emisión e inmisión
1.4. EFECTOS SOBRE LOS MATERIALES
En principio nos vamos a referir a los efectos de la contaminación
atmosférica directamente sobre los materiales.
Con respecto a los daños sobre los materiales, la acción de los
contaminantes se puede desarrollar de varias formas diferentes, susceptibles
de aparecer separadas o conjuntamente.

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Acción de los contaminantes sobre los materiales:
Sedimentación o deposición de partículas: las partículas sólidas se
depositan sobre la superficie de los materiales, lo cual implica cambios
en el aspecto externo e incluso pueden provocar transformaciones.
Abrasión o desgaste erosivo: provocado por la acción de las partículas
sólidas. Estas partículas tendrán distintos tamaños, están en el aire y
pueden además estar empujadas por el viento.
Ataque químico: puede ser directo o indirecto.
Directo: acción directa del contaminante sobre las moléculas del
material.
Indirecto: acción de un nuevo compuesto que reacciona con el
material. Este nuevo compuesto surge de una transformación del
contaminante
Corrosión electroquímica: para que exista esta forma de acción es
necesario que el material esté cubierto por una capa o película acuosa; y
este esté cubriendo a un objeto metálico, aunque la capa sea de mínimo
espesor.
Diremos que la elevada importancia que se concede actualmente al
problema de la contaminación atmosférica reside principalmente, más que
en los materiales, sobre el entorno humano que lo soporta.
La cuantía de estos efectos no es siempre expresada en aspectos
económicos; ya que algunos de estos (Referidos a bienes tales como la
salud, la visibilidad atmosférica, etc.) no se pueden medir fácilmente en
términos monetarios.
En cambio, los daños causados al mundo inanimado (materiales) son
fácilmente detectables por cuanto llevan aparejados el cambio de una
magnitud física (por ejemplo, cuando se produce daño sobre la fachada de
un edificio); que a veces se puede llegar a tener en cuenta mediante una
expresión numérica.
Esta acción de los contaminantes sobre los materiales se puede ver
influenciada por algunos parámetros de tipo meteorológico, que son
capaces de intensificar o modificar esa acción. Los parámetros de mayor
influencia son 4 fundamentalmente:
Humedad

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Temperatura
Velocidad del viento
Intensidad de iluminación (este parámetro realmente es la
“insolación”)
En general, la contaminación atmosférica puede tener consecuencias
a nivel local, regional y global dependiendo de su zona de influencia.
En este sentido se van a tratar algunos ejemplos importantes a estos 3
niveles:
Contaminación urbana
Lluvia ácida
Destrucción de la capa de ozono
1.5. CONTAMINACIÓN URBANA
El problema de la contaminación atmosférica cada vez gana más
importación desde el punto de vista científico, técnico, económico, social…
porqué preocupan sus efectos en el entorno del hombre.
Estos efectos de la contaminación atmosférica no siempre se pueden
cuantificar desde el punto de vista económico ya que hay efectos sobre la
salud o la visibilidad atmosférica que no son cuantificables. Sin embargo, los
efectos sobre los bienes inanimados o animales si son cuantificables desde el
punto de vista económico.
Como dijimos antes, los efectos de la contaminación puede ser a nivel
local (ej. contaminación urbana), regional (lluvia acida), y global (efecto
invernadero o destrucción de la capa de ozono)
1.5.1. Factores de que depende la calidad del aire
La contaminación atmosférica es un problema muy importante en
todos los sitios, siendo los factores más relevantes en la calidad del aire:
Focos de emisión de contaminación: influyen en la concentración del
aire. Ejemplo: tráfico, calefacción, domesticas, polígonos, etc.
Difusión atmosférica:

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Condiciones meteorológicas
Régimen de vientos
Una atmosfera estable sin movimiento proporciona la acumulación
de contaminación, lo que facilita la formación de contaminantes
secundarios. Sin embargo, una atmosfera inestable difundirá
rápidamente los contaminantes debido a la turbulencia atmosférica.
Características geográficas y topográficas
Fenómeno de inversión térmica
En la troposfera la temperatura desciende con la altitud. El gradiente
es vertical (gradiente de temperatura negativo). Este gradiente no es
constante: hay una capa donde la temperatura debe de ser menor y
se convierte en mayor. Esta capa es la de inversión y elimina las
corrientes verticales de aire, lo que genera una especie de tapadera y
hace que estas corrientes desaparezcan.
Este fenómeno se produce porqué el suelo absorbe radiación debido
al clima y éste se enfría por la noche.
En situación normal se difundiría los contaminantes (debido a la
actividad meteorológica) y en situación térmica al enfriarse el aire se
produce una tapadera donde los contaminantes no se difunden y
aumentan la concentración.
1.5.2. Formación de smog y smog fotoquímico
Smog: se forma cuando el humo y de partículas de hollín se mezcla
con el efecto niebla, formando una escasa capa de niebla contaminada. El
término de smog viene de smoke + fog.
Smog fotoquímico: COV’s + NOx + hυ
Provocado por la emisión de hidrocarburos volátiles y óxidos de
nitrógeno que suelen proceder de los vehículos.
Estos compuestos, bajo el efecto de la luz solar forman contaminantes
con gran capacidad de oxidación como el ozono, HC oxidados y nitratos de
peracilo (PAN)
HC volátiles, NOX + Rad. Solar O3, HC oxidados, PAN

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El Smog fotoquímico produce irritaciones en los ojos y en las fosas
nasales. Este tipo de contaminación es detectado antes por personas con
trastornos respiratorios.
1.5.3. Isla térmica urbana
El agrupamiento de edificios en las ciudades se llama isla térmica
urbana. Esto es un ejemplo de contaminación térmica.
Lo que ocurre es que los edificios, asfaltos, aceras… que previamente
absorben radiación solar difunden ese calor que calienta el aire y hace que
ascienda en el centro de las ciudades y descienda sobre las afueras.
Esto hace que en las ciudades la Tª sea más alta, entre 5-8 ºC. Este
efecto se nota sobre todo en la puesta de sol. No solo ocurre por la
liberación térmica, sino que también se produce porqué en la atmósfera
urbana la concentración de contaminantes es alta.
La liberación de calor al medio, provoca un aumento de la
temperatura medio en el entorno de las grandes ciudades (contaminación
térmica sobre la atmósfera).
La isla térmica urbana se debe a la difusión de calor por parte de
edificios, aceras y asfaltados de calles que previamente han absorbido
radiación solar en un porcentaje mayor que los suelos rurales circundantes.
En las ciudades se absorbe mayor cantidad de calor que en el campo.
Por la noche se desprende mayor cantidad de calor en la ciudad que en el
campo, por lo que las temperaturas en las ciudades son siempre mayores
que en el campo.
1.5.4. Ruido y vibraciones
El ruido y las vibraciones también se consideran contaminación
urbana. Son contaminantes atmosféricos muy preocupantes en el medio
urbano.
Los principales emisores de estos contaminantes son: obras en
construcción, alarman, sirenas…

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El aumento de los niveles de emisión de ruido puede provocar
lesiones físicas y trastornos en el comportamiento de los individuos
expuestos a niveles altos.
1.5.5. Fenómeno de inversión térmica
Otro fenómeno que también tiene repercusión en la concentración en
la contaminación urbana es el fenómeno de inversión térmica. Este puede
dar lugar a episodios importantes de contaminación y durante periodos
relativamente largos.
Se produce cuando en una capa de la atmósfera aumena la
temperatura con la altitud, es decir, se invierte el gradiente vertical de
temperatura (las masas de aire quedan estancadas no moviéndose
verticalmente).
Límite superior de la capa mezcla: altitud donde se producen estas
zonas de inversión.
En la troposfera, el gradiente (menor Tª a mayor altitud) es vertical
como la Tª y está relacionado con las turbulencias. Este gradiente no es
constante, hay una capa donde la Tª debe ser menor y se convierte en
mayor. Esta capa es la de inversión y eliminan las corrientes verticales de
aire.
Esto genera una especie de tapadera y hacen que desaparezcan las
corrientes verticales del aire. La altura donde se encuentra la capa de
inversión, que se llama límite superior de la capa de mezcla. Esta capa es la
inferior a la de inversión.
Este fenómeno se produce porque el suelo que por el clima absorbe
radiación, se enfría por la noche.
En situación normal, se difunde los contaminantes.
En inversión térmica. Al enfriarse el aire se produce una tapadera, los
contaminantes no se difunden y aumenta la contaminación de
contaminantes.

23
Ilustración 3 Fenómeno de inversión térmica
1.6. LLUVIA ÁCIDA
Ilustración 4 Lluvia ácida

24
Se puede dar mediante:
Deposición húmeda
Deposición seca
Tiene lugar cuando las nubes transportan algunos contaminantes
desde el aire y los depositan junto con la lluvia, nieve, niebla, etc. Se
denomina deposición húmeda.
Este fenómeno se inicia a partir de las emisiones de NOxy SOx. Una
vez en la atmosfera sufren un proceso de oxidación que los transforma en
HNO3 y H2SO4, que se disuelven en las gotas de lluvia produciendo una
precipitación ácida y muy corrosiva.
El pH del agua de lluvia oscila entre los 5’5-5’7. Esta ligera acidez se
debe a que el dióxido de carbono atmosférico es soluble en agua y se
convierte en ácido carbónico.
CO2 + H2O H2CO3
Consideramos lluvia ácida a la que tiene un pH < 5’5. Puede alcanzar
valores muy bajos, de hasta pH=3.
El ácido sulfúrico contribuye a la lluvia ácida en un 60-70 %. El ácido
sulfúrico en la atmosfera son pequeña gotitas que pueden ser arrastradas
por los vientos hasta 1.500 Km antes de llegar al suelo.
El HNO3 contribuye a la lluvia ácida en un 30%. El hecho de que el
sulfúrico contribuya en una concentración mayor se debe a que el SO2 tiene
una mayor solubilidad en agua que el NO2.
Hay otros ácidos que contribuyen a la lluvia ácida en un 6 %, como
por ejemplo el ácido clorhídiro (HCl) que puede tener un origen natural o
antropogénico.
También el SO2 y los NOx pueden depositarse en el suelo circundante
a los focos emisores, lo que se denomina deposición seca. Los efectos que
producen son destrucción de ecosistemas, especies, deterioro de
materiales…La distancia a la que se deposite del foco emisor va a depender
de las condiciones meteorológicas.
Los contaminantes que generan la lluvia ácida pueden ser
transportados a largas distancias desde los focos emisores. Esto depende de
las condiciones meteorológicas.

25
Debido a este transporte a largas distancias, las lluvias ácidas pueden
afectar a zonas no industrializadas y ecosistemas diversos. Entre los
ecosistemas más expuestos tenemos los bosques, lagos, ríos, tierras de
cultivo y pastos etc…
1.6.1. Efectos de la lluvia ácida
Aguas: produce una disminución del pH de los ríos y los lagos.
La acidificación de las aguas interiores puede tener consecuencias
graves sobre los ecosistemas acuáticos. Está demostrado que todos los
organismos que forman estos ecosistemas son sensibles, en mayor o
menor grado, a la acción del aumento de la acidez de las aguas donde
viven. Puede asegurarse que este fenómeno es un proceso en expansión
en amplias zonas acuáticas, llegándose a detectar pérdidas de algunas
especies y rotura de los ciclos alimenticios de otras especies.
Ejemplo: las microalgas. En condiciones normales el pH está entre 5 y 9.
Si se acidifica se puede obtener pH menor de 5. En estas condiciones
determinadas microalgas del ecosistema pueden desaparecer. Algunas
de ellas son clave en los ciclos alimenticios de algunas especies.
Suelos: aumento de la acidez del suelo. Aunque el suelo es más
resistente que el agua, acaba sufriendo cambios de composición,
lixiviación de nutrientes esenciales para las plantas como Ca, Mg, K…,
arrastre de metales tóxicos…y esto hace que los suelos pierdan calidad e
incluso lleguen a ser inutilizables para algunos cultivos.
Este aumento de la acidez del suelo también produce la mineralización
de metales férricos, por ejemplo, suelos con silicatos de aluminio: el Al
se libera y esto afecta a otros elementos esenciales.
También puede afectar a otros metales pesados como el Ni, Mn, Pb,
Hg…
La lluvia ácida también puede disolver metales depositados en
vertederos y estos metales son incorporados a los cursos del agua
afectando al ecosistema.

26
Vegetación: daño directo por quemaduras, además de las consecuencias
por el deterioro del suelo.
La acción de la lluvia ácida se deja notar, sobre todo, en bosques. Este
daño está causado fundamentalmente por la acción combinada de los
ácidos H2SO4 y NH y por las altas concentraciones de azufre S en el aire.
Un efecto indirecto de la lluvia ácida sobre los bosques es el motivado
por la presencia de metales en el suelo, fundamentalmente la existencia
de aluminio en el suelo. La presencia de H2O en el suelo con un pH bajo,
unida a la existencia de estos metales, produce daño en las raíces y con
ella la pérdida de vitalidad del vegetal que se hace más sensible a plagas
ya que pierde inmunidad.
Materiales: deterioro de materiales pétreos, aumento de la velocidad de
corrosión de metales, “mal de la piedra”…
Todos los materiales que sean del tipo calcáreo (piedra caliza,
mármol…) sufren importantes daños por la lluvia ácida debido a la
siguiente reacción:
CaCO₃ (s) + H₂SO₄ (ag) (medio con H₂O) CaSO₄ * 2 H₂O + yeso+
CO₂ (g) + H₂O
La formación de sulfato de calcio dihidratado tiene problemas porque el
yeso es 2 veces más voluminosos que el carbonato, por lo tanto hace un
efecto cuña y produce rotura, desconchamientos…
El sulfato de calcio es mucho más soluble que el carbonato de calcio lo
que da lugar a una lenta desaparición del material.
Estos procesos de los deterioros pétreos es lo que se le conoce como el
mal de la piedra.
Este efecto, normalmente se manifiesta por la aparición de capas de
color oscuro en superficies expuestas al aire y la acción de la lluvia ácida
va a contribuir con bastante gravedad a su degradación.
1.7. DETERIORO DE LA CAPA DE OZONO
Ozono en la troposfera: contaminante perjudicial
Ozono en la estratosfera: beneficioso (absorción de UV)

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Ilustración 5 Algunas propiedades de freones y halones
Ilustración 6 Mecanismo de acción de los CFCs en la destrucción del ozono estratosférico
El oxígeno molecular O₂ que respiramos tiene 2 átomos de
oxígeno y el ozono O₃, tiene 3 átomos de oxígeno. Esta variación hace
que sus propiedades químicas sean muy diferentes.
La máxima concentración de ozono se localiza entre los 25 y 30
Km de altura y es de vital importancia para la vida en la superficie.

28
El ozono en la troposfera (donde se produce la actividad
meteorológica) es un gas que presenta efectos nocivos para la salud,
mientras que en la estratosfera donde es beneficios ya que se encuentra
absorbiendo radiación.
El ozono se forma a partir del oxígeno molecular mediante la
absorción de luz solar y es una radicación reversible.
O2 + hυ ↔ O3
Pero esta reacción es reversible, el ozono en la estratosfera
experimenta una ciclo global de formación / destrucción y si no existiera
ninguna actividad antropogénica la tasa de ozono se mantendría
constante. Es decir, el problema aparece cuando las concentraciones de
los componentes que favorecen la reacción inversa están por encima de
las concentraciones naturales.
La presencia de algunos contaminantes favorece la transformación
del ozono en oxígeno. Entre estos contaminantes destacamos los CFC
que son hidrocarburos de cloro y flúor, muy estables y que llegan a la
estratosfera.
Pero estos compuestos no son los únicos que afectan a la capa de
ozono. También los óxidos de nitrógeno dañan la capa de ozono.
Aunque estos compuestos es más raro que lleguen a la estratosfera, lo
hacen a causa de que son emitidos por los aviones.
Los CFC son compuestos químicos sintéticos, derivados del
butano y del metano. En ellos, los átomos de hidrogeno han sido
sustituidos por F y Cl, son los que se llaman freones. Si además contienen
bromo son llaman halones.

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Ha habido reuniones importantes para disminuir la producción de
CFC’s. Entre estas destacamos las siguientes:
1987. Protocolo de Montreal. Desarrolla las directrices del convenio de
Viena para el control de sustancias que degradan la capa de ozono.
1992. Rio de Janeiro. Cumbre de la Tierra. En virtud de aquellos
acuerdos en 1994 se suspende la fabricación de todo tipo de halones y se
establecen planes concretos para reducir los CFC’s. (Se establece una
fecha límite).
1998. Conferencia sobre el clima. Kyoto. Se ha prolongado hasta
recientemente. Un punto acordado fue reducir en un 15 % la emisión de
CO2 sobre los valores del año 1990. Se debía conseguir esta reducción
para el año 2005.
1.8. EFECTO INVERNADERO
Efecto invernadero: Existe de forma natural. Es el mecanismo por el que
la presencia de ciertos gases en la atmósfera hace que se produzca un
calentamiento adicional de la temperatura de la tierra.
Los gases de la atmósfera son prácticamente transparentes a la
radiación de longitud de onda corta que llega del sol. De esa energía que
llega al suelo, una fracción se refleja y el resto es absorbido. El suelo se

30
calienta e irradia energía con una longitud de onda más larga. Sin embargo,
existe una serie de gases que ya no son transparentes a esta radiación de
onda larga y esos son los gases de efecto invernadero.
La radiación solar que llega a la tierra tiene λ < 4000 nm. La parte
comprendida entre 320-700 nm, que se corresponde con la zona visible del
espectro, tiene posibilidad de alcanzar la superficie terrestre porqué los
gases que componen la atmósfera no absorben apenas en estas λ.
De la energía solar que llega al suelo, una fracción se refleja y el resto
es absorbida. La radiación está a λ > 4000 nm que es lo que se llama zona
infrarroja del espectro. Muchos de los gases que componen la atmósfera
tienen una alta absorción a estas λ, por lo que buena parte de esta radiación
es absorbida. Solo aquellas radiaciones pertenecientes a las zonas de entre
8000-12000 nm consiguen alcanzar el espacio exterior, ya que en ellas la
absorción de los componentes de la atmosfera es baja, estas zonas se suelen
denominar ventanas.
La capacidad de absorber energía que poseen estos gases, tiene como
consecuencia la generación de una nueva radiación de calor hacia el suelo.
Este hecho se traduce en un calentamiento de la atmosfera terrestre
adquiriendo esta una Tª más elevada que la que le correspondería si no
existiera en su composición los denominados gases de efecto invernadero
que son CO₂, CH₄, N₂O. Este fenómeno se denomina efecto invernadero
natural y está cuantificado en 33 ºC, lo que implica quela Tª media del
planeta sea 15 ºC en lugar de los -18 ºC que tendríamos si no existiera este
desajuste energético, esto hace posible la vida en el planeta.
El problema es el llamado efectos invernadero antropogénico, que
provoca un aumento de la Tª superior al natural, se debe a alteraciones en la
composición y/o concentraciones de los gases de efectos invernaderos en la
atmosfera, lo que implica un aumento de la absorción de la radiación
infrarroja lo que provoca un calentamiento adicional del planeta. Las
emisiones antropogénicas son responsables del aumento desmesurado en
las concentraciones de gases que forman parte de la composición de la
atmosfera principalmente CO₂, CH₄, N₂O, pero además de estos gases
presentes de forma natural en la atmosfera también la acción del hombre ha
hecho que aumenten otros componentes extraños, debido al hombre, estos
son CFC´s, O₃, hexafluoruro de azufre (SF₆), los HFCs, PFCs. Estos
compuestos también absorben en la zona de las ventanas provocando lo que
se denomina cierre de las ventanas.

31
De entre estos contaminantes, el más importante es el CO₂ y el fuerte
incremento en su concentración se debe principalmenteal uso de
combustibles fósiles.
También es importante el efecto de la deforestación ya que se impide
el proceso de fotosíntesis que convierte al CO₂ en carbono orgánico.
Por tanto, algunas de las medidas para paliar el efecto invernadero
antropogénico son:
Medidas de eficiencia energética: disminución del consumo de
combustibles fósiles
Desarrollo de energías renovables
Freno de la deforestación
Sumideros de CO2
Ilustración 7 Efecto invernadero

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Ilustración 8 Espectro de emisión y absorción
2. TRATAMIE DO DE EFLUE TES GASEOSOS
3. MA EJO DE EQUIPOS DE DEPURACIÓ Y CO TROL DE EMISIO ES
ATMOSFÉRICAS (90 horas.)
Funcionamiento de los equipos de toma de muestra y medida
Protocolo de trabajo. Instrucciones técnicas.
Esquemas mecánicos y eléctricos de los equipos de medida.
4. PREVE CIÓ Y MA TE IMIE TO E LOS SISTEMAS DE
DEPURACIÓ Y CO TROL DE EMISIO ES ATMOSFÉRICAS (90 horas.)
Formatos y registros de los resultados de las lecturas
Legislación específica relacionada con los equipos de medida
ormas técnicas relacionadas con los equipos de medida.

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