Agentes contaminantes del aire

MODULO II

AGENTES CONTAMINANTES DEL
AIRE

Agentes Contaminantes

Se denominan Agentes Contaminantes
a aquellas sustancias químicas, energía
física y microorganismos que debido a
su concentración en el aire, pueden alterar
y/o dañar la salud de las personas, dañar
a los animales, a las plantas y los materiales

Agentes Contaminantes
Los Agentes Contaminantes se clasifican en :

Agentes Químicos (Polvos, Humos, Neblinas,
Nieblas, Gases y Vapores).

Agentes Físicos (Ruidos, Iluminación,
Radiaciones Ionizantes y no
Ionizantes,etc.)

Agentes Biológicos (Hongos, Bacterias,
Polen, etc.)

Agentes Químicos
Contaminante Químico, es
toda sustancia natural o
sintética, que durante la
fabricación, anejo,transporte,
almacenamiento o uso, puede
incorporarse al ambiente en
forma de polvo, humo, gas o
vapores con efectos
perjudiciales para la salud de
las personas que entran en
contacto con ellas.

Agentes Químicos
Características
• Concentración : Cantidad del agente
contaminante presente en el medio
por unidad de volumen o área.

• Persistencia : Característica que tiene
el contaminante de perdurar en el
ambiente.

Características
• Bioacumulación : Proceso natural por el
cual una sustancia se acumula en los
organismos a nivel celular individual,
pudiendo alcanzar niveles peligrosos.

• Biomagnificación : La carga tóxica de
un organismo en un nivel trófico
inferior se acumula y se concentra
mas aún por un organismo en un nivel
trófico superior.

Interacción de Contaminantes
• Sinergismo : Aumento de los efectos
de un contaminante, a causa de la
introducción o presencia de otro (Ej.
Partículas y Dióxido de Azufre).

• Antagonismo : La presencia de un
contaminante reduce parcialmente el
efecto del otro.

Expresiones de Concentración de
Contaminantes
• Un contaminante gaseoso presente en
el aire se expresa comúnmente en
partes por millón (ppm):

1 volumen de Contam. Gaseoso
1ppm =
106 vol. (Contam. + aire)

Ejemplo

Se toma una muestra de aire en la
ciudad de Lima, dicha muestra tiene
un volumen de 1 metro cúbico. Cual
será la concentración del Dióxido de
Azufre (en PPM) si el análisis arroja
un volumen de este contaminante de
0.06 cc.

Ejemplo

C= 0.06 cc x 1m3 x 1lt
1m3 1000lt 1000cc

C= 0.06 x 106 = 0.06ppm
106

Contaminantes
• La masa de un contaminante se
expresa como:

ug/m3 = microgramos
metro cúbico

Contaminantes
• La relación entre ppm y ug/m3, para 1 atm,
y 25°C, es la siguiente:

ug/m3 = ppm x peso molecular x 103
24.5

Para 1atm y 0°C la constante en el
denominador es 22.4

Ejemplo 1

• La concentración diaria promedio del SO2
es de 415 ug/m3 a 25 ºC y 1 atm. Cuál es
la concentración en ppm?

415 ug/m3 = ppm x 64 x 103
24.5

ppm = 0.159

Ejemplo 2
• El gas de escape de un automóvil contiene 1.5% en
volumen de CO ¿Cuál será la concentración de CO en
mg/m3 a 25ºC y 1 atm.?

1.5 100 X = 15000 ppm
X 1000,000

ug/m3 = 15000 (28) x 103 ug/m3 = 17.1 x 106
24.5

mg/m3 = 17100
1 mg = 1000 ug

Ejemplo 3

• La concentración del Dióxido de Azufre en
el aire es de 0.06 ppm. Cual será dicha
concentración expresada en microgramos
por metro cúbico (T= 25 °C y P= 1 atm)

ug/m3 = 0.06 ppm x (32 + 32) x 103
24.5

C = 156,7 ug/m3

Ejemplo 4

• La concentración del Dióxido de Azufre en
el aire es de 100 ppb (partes por billón).
Cual será dicha concentración expresada en
microgramos por metro cúbico (T= 25 °C y
P= 1 atm)

ug/m3 = 100x10-3 ppm x (32 + 32) x 103
24.5
C = 261,2 ug/m3
1ppm = 1000 ppb

Ejemplo 5

• La concentración del Monóxido de Carbono
en el aire es de 1 ppm. Cual será dicha
concentración expresada en microgramos
por metro cúbico (T= 20 °C y P= 1 atm)

ug/m3 = 1 ppm x (28) x 103
22.4

C = 1250 ug/m3

Clasificación de Agentes Químicos

Los agentes químicos se clasifican de
acuerdo a su estado físico en:
• Gases y vapores orgánicos e inorgánicos,
tales como óxidos de azufre, nitrógeno,
hidrocarburos, ácidos, etc.
• Partículas sólidas y líquidas en suspensión
y sedimentables.

De acuerdo a su orígen se clasifican en:

• Primarios: son sustancias contaminantes
vertidas directamente a la atmósfera desde los
focos emisores. No han sufrido ninguna
modificación química desde el momento que han
salido desde su punto de emisión, ejemplo el
monóxido de carbono, óxidos de azufre, etc.


• Secundarios: no son vertidos directamente
a la atmósfera. Se producen a consecuen-
cia de transformaciones y reacciones
químicas o fotoquímicas que sufren los
contaminantes primarios en la atmósfera.
Ejemplo: El Ozono, el peroxiacetilnitrato
(PAN), etc.

Principales Contaminantes
del Aire
Contaminante Simbolo Forma Tipo
Física
Mónóxido de Carbono CO gas Primario
Dióxido de Azufre SO2 gas Primario
Dióxido de Nitrógeno NO2 gas Primario y
Secundario
Ozono O3 gas Secundario
Hidrocarburos HC gas Primario
Partículas PTS, PM10. Sólido, Primario y
PM2.5 líquido Secundario
Plomo Pb Sólido primario

Contaminantes del Aire:
Contaminantes Sulfurados
• Óxido de azufre SO2 :
– Gas incoloro, no flamable y no explosivo
– Tiene sinergia con las partículas en suspensión.
– Resulta de la reacción del azufre o de los
materiales que lo contienen con el
oxígeno.(minerales sulfurosos, combustibles)
– En la combustión de combustibles fósiles la
relación SO2/SO3, esta usualmente entre 40:1 a
80:1

S(presente en combustibles) + O2(aire) SO2

• Ejemplo: Si se queman 100 kilos de un
combustible con 7% de azufre se emitirán 14 kilos
de Dióxido de azufre.

– Se convierte a trióxido de azufre o ácidos
sulfúricos y a sus sales mediante procesos
fotoquímicos o catalíticos en la atmósfera. El
trióxido de azufre forma ácido sulfúrico con la
humedad del aire.
2SO2 + O2 (aire) 2 SO3
2SO2 + 2H20 + O2 + M 2H2SO4 + M (Catalitico)
SO2 hu SO2* (Fotoquimico)
SO2* + 2O2 SO3 + O3
SO3 + H2O H2SO4

• Este ácido ataca las construcciones
realizadas en piedra caliza y mármol,
siendo la reacción:

• A su vez, el dióxido de azufre presente en la
atmósfera puede atacar directamente al
mármol según la reacción:


– Algunos Óxidos Metálicos oxidan el
dióxido de azufre directamente a sulfato,
por ejemplo:

4 MgO + 4SO2 3MgSO4 + MgS


– Produce una sensación gustatoria a
concentraciones de 0.3 a 1.0 ppm en el aire.
– A concentraciones mayores a 3.0 ppm, el gas
tiene un olor acre e irritable.

Emisiones de Azufre a Nivel Mundial

750 x 106 ton.
100 x 106 ton.

• Sulfuro de hidrógeno H2S:
– Es un gas a temperatura ambiente, incoloro y
de olor desagradable (huevos podridos).
– Se encuentra en concentraciones casi
despreciables en la atmósfera.
– Las principales fuentes productoras de H2S
son las refinerías de petróleo, fabricas de
conservas y harina de pescado, etc.
– Es susceptible a reaccionar y a transformarse
en otros compuestos sulfurados como los
mercaptanos u otros sulfuros.

Contaminantes Carbonados
• Monóxido de Carbono CO :

– Es un gas incoloro, inodoro e insípido, es
combustible, más ligero que el aire.

– Es un subproducto de la combustión de
compuestos orgánicos, generalmente
hidrocarburos, en condiciones de escazes de
oxígeno.

CxHy + ½ Y O2 (del aire) XCO + ½ Y H2O

– También se genera por la disociación de CO2 a
altas temperaturas (>1700 ºC). Así como a través
de reacciones a altas temperaturas entre el CO2
y los compuestos del carbono.

CO2 CO + O

CO2 + C 2CO



– Tiene una toxicidad alta ya que presenta gran
afinidad por la hemoglobina de la sangre.
– Su difusión en la atmósfera es muy rápida, por lo
que las concentraciones elevadas son de una
duración muy corta.
– La conversión de CO a CO2 en la atmósfera es
lenta y tarda de dos a cinco meses.

Industrial y Emisiones
Energía antropogenias
2% anuales : 350 x 106
ton.

Residencial y
Transporte
Comercial
59%
39%

La contaminación
en el aire,
representada en
rojo, avanza por
la Tierra. Esta
imagen fue
tomada el 23 de
marzo de 2000,
por el
observatorio
orbital Terra.


29 de julio de 2000 3 de octubre de 2000


• Dióxido de Carbono CO2

– Es un gas incoloro e inodoro más denso que el
aire.

– Se forma en la combustión de cualquier
sustancia que contenga carbono.

CxHy + ½ Y O2 (del aire) XCO2 + ½ Y H2O


• Dióxido de Carbono CO2

– Puede producir asfixia por desplazamiento del
oxígeno atmosférico.

– La concentración ambiental está ligada a la
fotosíntesis y ejerce una acción sobre la
temperatura media de la atmósfera por
absorción de determinadas radiaciones solares
(efecto invernadero).


• Hidrocarburos HC :
– Se definen quimicamente como compuestos
de carbono e hidrógeno.
– Provienen principalmente de la combustión
incompleta , así como de la evaporación de
los derivados del petróleo.
– Su presencia en el aire permite la
generación de contaminantes secundarios
como los NOx y el Ozono.


– Como subproducto de la combustión de
carburantes también aparece un polvo que
contiene alquitranes en su composición;
estos alquitranes son altamente peligrosos
ya que vienen acompañados de sustancias
cancerígenas del tipo benzopirenos.


– Las emisiones naturales de los HCs
provienen de la descomposición anaeróbica
de las plantas en pantanos y marismas
(desembocadura de ríos en el mar), la
filtración de gas natural y de yacimientos
petrolíferos y las emisiones de los árboles.


• Aldehídos :
– Provienen de la quema de combustibles así
como de la oxidación de otros
hidrocarburos en la atmósfera.
– Los mas importantes son el formaldehído y
la acroleína.

Contaminantes Nitrogenados
• Óxidos de Nitrógeno :

– Los óxidos de nitrógeno ( NO y NO2) se
forman naturalmente en la atmósfera por
combinación a altas temperaturas del oxígeno
y el nitrógeno. (Erupciones volcánicas,
tormentas)

N2 + O2 (del aire) 2NO

2NO + O2 (del aire) 2NO2


– Las grandes emisiones de óxidos de nitrógeno
provocadas por el hombre provienen de los
motores de combustión interna de los
automóviles y de las grandes centrales
térmicas.

– El NO2 absorbe la luz visible y a una
concentración de 0.25 ppm causará apreciable
reducción de la visibilidad.


– El NO2 puede reaccionar con la humedad
presente en la atmósfera para formar ácido
nítrico.
2NO + O2 2NO2
2NO2 N2O4
N2O4 + H2O HNO3 + HNO2
2HNO2 NO + NO2 + H2O
3NO2 + H2O 2HNO3 + NO

Otros Emisiones
5% antropogenias
anuales : 93 x 106
ton.
Generación de
Energía
32% Transporte
43%

Residencial y
Comercial
Industrial
8%
12%

• Amoníaco NH3:
– Es un gas incoloro, se reconoce por su olor
característico.
– Las concentraciones habituales en la
atmósfera son muy pequeñas.
– Su orígen natural se da en las putrefacciones
de los organismos.
– Se produce principalmente en las fábricas de
fertilizantes.
– Su presencia en el aire puede catalizar la
conversión de SO3 a ácido sulfúrico.

• Nitratos de Peracilo :
– Los nitratos de peracilo más conocidos son
los nitratos de peracetilo (PAN), los de
perpropionilo (PPN) y los de perbutirilo (PBN).
– Son compuestos inestables y explosivos en
altas concentraciones.
– Provocan irritaciones en los ojos en
condiciones de fuerte polución (1mg/m3) y son
los principales responsables de los efectos
nocivos sobre la vegetación del smog
oxidante.

OZONO
• Se genera en el ambiente como resultado de
diversas reacciones fotoquímicas en las que
participan el dióxido de nitrógeno, el oxígeno y la
luz ultravioleta (luz UV)

NO2 + Luz UV NO + O*
O* + O2 O3
NO + O3 NO2 + O2

OZONO
• Es una forma alotrópica del oxígeno en
condiciones normales
• Es un gas de color azulado y de olor picante.
• En condiciones de fuerte insolación y de
smog oxidante, su concentración aumenta.
• Las concentraciones a nivel del suelo son
muy pequeñas (40 – 60 ug/m3)
• Su origen es Artificial por descargas
eléctricas, radiaciones X, radiaciones UVA y
arcos voltaicos

Metales Pesados
• Distintos metales han sido detectados
en concentraciones pequeñas en la
atmósfera. Los más abundantes son,
aluminio, plomo y hierro. En
proporciones más pequeñas se
encuentran vanadio, magnesio, cobre,
cromo y manganeso.

CONTAMINANTES PELIGROSOS
DEL AIRE

• Los contaminantes peligrosos son
compuestos cancerígenos que pueden
causar efectos serios e irreversibles en
la salud.
• Se tiene al asbesto, cloruro de vinilo,
benceno, arsénico, berilio, mercurio,
radón y radionucleidos diferentes al
radón

Zonas del planeta con más lluvia ácida

AGENTES FÍSICOS

Son debidos a distintas formas de energía física que
alteran el ambiente.
Los más importantes son:
• El ruido
• Las radiaciones
• Las vibraciones
• las condiciones termohigrométricas

Ruido

Se define al ruido es un sonido desagradable, cuyas
intensidades pueden determinar riesgos para la
salud de las personas.
El sonido se define como la energía resultante de
un cuerpo o superficie en vibración, lo cual
produce una variación de presión y se transmite en
forma de ondas en todas las direcciones hasta cierta
distancia.

Características del sonido

• Frecuencia: periodicidad con que se repite una
oscilación. Su unidad es el Hz (hertz) o ciclos por
segundo. Las frecuencias agudas o más altas son
más perjudiciales que las graves. El campo audible
humano varía entre los 20 Hz y 16 KHz, las mas
audibles e encuentran entre 1KHz y 5KHz.
• Intensidad: es una unidad de presión sonora
con la que se pueden clasificar los sonidos en fuertes
o débiles. Su unidad de medida es el decibelio (dB)

Representación de las Ondas de
Sonido
SIRENA COMPRESOR

REPRESENTACIÓN DE UN SONIDO REPRESENTACIÓN DE UN SONIDO
AGUDO (ALTA FRECUENCIA) GRAVE (BAJA FRECUENCIA)

Oído

Martillo
Caracol
Yunque
Estribo

Tímpano Nervio
Pabellón Auditivo
Auditivo
Conducto
Órgano de Corti
Auditivo Trompa de
Eustaquio

OIDO OIDO OIDO
EXTERNO MEDIO INTERNO

Radiaciones

Las hay de dos tipos:
• Radiaciones
ionizantes
• Radiaciones no-
ionizantes.

Radiaciones Ionizantes
Son un conjunto de ondas electromagnéticas que se
caracterizan por su capacidad de arrancar electrones de las
órbitas de los átomos sobre los que inciden.
Cuanto mayor sea la energía o intensidad de la radiación,
mayor será el número de electrones que desplaza, y por lo
tanto, mayor daño causará a las células del organismo.
Las radiaciones ionizantes pueden producir daños
inmediatos a más largo plazo (cáncer y efectos genéticos
en futuras generaciones).
En el ambiente industrial son de importancia las siguientes
radiaciones: rayos X, alfa, beta, gamma y neutrones.

Radiaciones no-ionizantes
Son un conjunto de ondas electromagnéticas incapaces de
causar fenómenos de ionización (desplazamiento de los
electrones de las órbitas de los átomos).
Dentro de este grupo se encuentran las microondas,
infrarrojos, ultravioletas, láser.
Los daños que pueden causar al organismo son:
• aumento de la temperatura corporal,
• quemaduras,
• efectos sobre diversos órganos como el ojo, sistema
digestivo, glándulas internas,
• alteraciones del sistema nervioso central y del ritmo
cardiaco.

Radiaciones Electromagnéticas
IONIZANTES
FRECUENCIAS RAYOS CÓSMICOS
ALTAS

RAYOS GAMMA γ

RAYOS X

ULTRAVIOLETAS NO IONIZANTES
FRECUENCIAS

VISIBLE
MEDIAS

INFRARROJO
RADAR
MICROONDAS F.M.
T.V.
FRECUENCIAS
BAJAS

ONDAS DE RADIO

Las vibraciones

Una vibración se puede definir como la
oscilación de partículas alrededor de un punto
en un medio físico cualquiera (aire, agua, etc.).
Los efectos de cualquier vibración deben
entenderse como consecuencia de una
transferencia de energía al cuerpo humano que
actúa como receptor de energía mecánica.

Clasificación de las vibraciones
según los efectos que tienen
sobre el organismo

• Vibraciones de muy baja frecuencia, inferiores a
2 Hz.
• Vibraciones de baja frecuencia, de 2 a 20 Hz.
• Vibraciones de alta frecuencia, de 20 a 1.000 Hz.

Vibraciones de muy baja y baja
frecuencia

Las vibraciones de muy baja frecuencia hacen sentir
su efecto en el aparato vestibular del oído, la de baja
frecuencia afectan al sistema nervioso.
Este tipo de vibraciones están presentes en
máquinas en movimiento, por ejemplo autobuses,
aviones.
Su efecto se puede ver incrementado según el tipo
de actividad, por ejemplo, leer en un coche en
marcha.

Vibraciones de alta frecuencia

Las vibraciones de alta frecuencia entran en la gama de
las frecuencias audibles para el oído humano, y pueden
provocar lesiones duraderas.
Aquí se encuentran las frecuencias de la mayor parte
de herramientas vibrantes.

Vibraciones

• Efecto en oído interno
BAJAS
• Retardo en tiempos de
FRECUENCIAS
reacción

• Problemas en las
articulaciones
ALTAS
• Problemas vasomotores
FRECUENCIAS
• Problemas en brazos y
piernas

Condiciones termohigrométricas

La temperatura del cuerpo humano debe
mantenerse dentro de ciertos límites.
El organismo dispone de mecanismos de
autorregulación térmica.

Temperaturas bajas (I)

Cuando el calor cedido al medio ambiente es superior al
calor recibido o producido por el metabolismo del cuerpo
y el del trabajo, el organismo tiende a enfriarse.
Para evitar esta hipotermia (descenso de la temperatura
del cuerpo), el cuerpo pone en marcha diversos
mecanismos:
• disminución de la circulación sanguínea,
• cierre de las glándulas del sudor,
• tiritera,
• transformación de las grasas almacenadas.

Temperaturas bajas (II)

Las consecuencias de la hipotermia son:
• malestar general,
• disminución de la destreza manual,
• congelación de los miembros,
• la muerte se produce, cuando la temperatura interior del
cuerpo es inferior a 28ºC, por fallo cardiaco.

Temperaturas altas (I)

Cuando el calor cedido por el organismo al medio
ambiente es inferior al calor recibido o producido por el
metabolismo total (el cuerpo + el del trabajo), el
organismo tiende a aumentar su temperatura.
Para evitar esta hipertermia (aumento de la temperatura
del cuerpo), se pone en marcha diversos mecanismos:
• aumento de la circulación sanguínea,
• apertura de las glándulas del sudoríparas,
• vasodilatación sanguínea.

Temperaturas altas (II)

Las consecuencias de la hipertermia son:
• fatiga,
• agotamiento,
• calambres
• y golpe de calor, en el cual se produce un cese brusco
en la sudoración y la temperatura del cuerpo aumenta
rápidamente, si no se efectúa un tratamiento rápido y
adecuado para rebajarla puede producirse la muerte.

Agentes biológicos
CARACTERÍSTICAS
• Los agentes biológicos
son seres vivos
microscópicos de
naturaleza diversa
(bacterias, virus, hongos y
parásitos) que pueden
estar presentes en el
ambiente, siendo capaces
de producir efectos
adversos (procesos
infecciosos, tóxicos o
alérgicos) para la salud de
la población.

Agentes biológicos
CARACTERÍSTICAS
• Microorganismos.
• Efectos negativos en la
salud de las personas.
• Efectos negativos en los
productos y procesos.
• No son percibidos por el
hombre, sino por sus
efectos.

Agentes biológicos
CARACTERÍSTICAS

• Tamaño 10
nanómetros a 10
micrómetros.
• Omnipresentes en la
naturaleza.
• Adaptación al
ambiente.
• Resistencia
adquirida.
E l ió

Agentes biológicos
CARACTERÍSTICAS

• Aeróbicos y
anaeróbicos
• Adaptación al
ambiente.
• Resistentes al frío.
• Reproducción rápida
• Pueden quedar
suspendidos en el
aire.

Agentes biológicos
CLASIFICACIÓN

• BACTERIAS.
• HONGOS.
• RICKETTSIAS.
• VIRUS.
• GUSANOS Y
PARÁSITOS.

Agentes biológicos

A nivel industrial este tipo
de riesgo se presenta en
aquellas actividades
industriales que manipulan
animales o vegetales y sus
derivados (hospitales,
laboratorios farmacéuticos,
agricultura, ganadería,
tratamiento de pieles, ...)

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