Fuentes de contaminación además de los efectos adversos de los contaminantes lanzados a la atmósfera por parte de las industrias, contaminantes tales como los combustibles fósiles

1. CONTAMINACIÓN
ATMOSFERICA
TEMA 1:
Actividades contaminantes del aire
Ing. Carlos Andrés Vaca Coronel, MSc
UNIDAD 3
FUENTES DE CONTAMINACIÓN
ATMOSFÉRICA Y SUS EFECTOS

2. Subtema 1: Origen de los contaminantes atmosféricos
Subtema 2: Fuentes naturales de contaminación atmosférica
Subtema 3: Fuentes fijas y móviles de contaminación atmosférica
Subtema 4: Emisiones del uso de combustibles
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3. INTRODUCCIÓN
Sabemos que la contaminación atmosférica es un problema grave de la
humanidad, y conocemos mucho, aunque no todo, sobre los agentes
contaminantes. Pero, y las fuentes de estos contaminantes? .y hacia que
situación nos encaminamos en los próximos años?
El problema ha ido cambiando en los últimos 35-40 años, siendo al
principio, y como ya se ha indicado, contaminación, sinónimo de
contaminación atmosférica urbana, encontrándonos ahora en la siguiente
situación:
– La contaminación básica del aire se genera por la combustión de
productos fósiles (carbón, petróleo y gas natural) y de residuos.
– Una parte importante se genera en las actividades urbanas, a pesar de
haberse mejorado sensiblemente la calidad de ciertas emisiones
(calefacción, vehículos, etc.).
– Una parte importante y muy variada de contaminantes se genera en la
industria.
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4. INTRODUCCIÓN
– La demanda de energía en la Unión Europea aumentara del 20 al 30% para el
año 2012.
– El parque de vehículos de la Unión Europea aumentara un 25% para el año
2010.
– El recorrido medio de cada vehículo de la Unión Europea aumentara un 18%.
– La incineración de residuos urbanos se extenderá en toda la Unión Europea.
– El calentamiento global.
– Las reacciones fotoquímicas de los contaminantes en la atmosfera.
– Los problemas de la capa de ozono.
– Los problemas inmediatos del humo del tabaco.
– El aumento considerable del trafico aéreo.
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5. ORIGEN DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS
El origen directo de los contaminantes atmosféricos se recoge en la tabla
adjunta.
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6. EJEMPLO DE ACTIVIDADES INDUSTRIALES POTENCIALMENTE
CONTAMINANTES DEL AIRE
Las actividades industriales que de un modo u otro contaminan la atmósfera, son muchas, y el análisis de los contaminantes
emitidos por cada uno de los procesos industriales es extraordinariamente complejo.
Siderurgia. En conjunto, una siderurgia integral es el sector más contaminante de todos, puesto que emite todo tipo de
contaminantes, y en cantidades importantes. Este tipo de industrias dispone, aparte de las calderas generales de combustión que
emiten contaminantes que dependen del tipo de combustible, de una serie de procesos unitarios siderúrgicos muy contaminantes,
que originan perturbaciones de la calidad del aire, y que son los siguientes:
– Baterías de cok y recuperación de subproductos.
– Aglomeración de minerales (sintetización y peletización).
– Acerías de oxígeno (procesos LD, LDAC, KALDO y similares).
– Fabricación de acero en hornos de arco eléctrico.
– Fabricación de afino de acero en convertidor.
– Acerías Martin.
– Fabricación de ferroaleaciones.
– Unidades de servicios.
Generalmente, se emiten partículas sólidas en el transporte y almacenado del mineral, en su preparación y en la aglomeración
(granulado). El polvo de granulometría comprendida entre 10 y 100 μ es de composición química variable según los procesos
utilizados, predominando principalmente los siguientes compuestos: SiO2, Al2O3, CaO, cok, FH, K2O, Na2O, PbO y ZnO.
Aparecen asimismo humos rojizos de óxidos de hierro, sobre todo en los altos hornos, en los convertidores y en los hornos Martin.
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7. BUSCAR SOBRE LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS DE
DIFERENTES FUENTES (6 GRUPOS)
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Selecciona uno de los temas siguientes:
a) Explotaciones ganaderas e Industrias de alimentación
b) Papeleras y Siderúrgicas
c) Industria del cemento y Fabricas de aluminio
d) Plantas de fertilizantes y Plantas de insecticidas
e) Motores de combustión interna (diesel) y Motores de combustión interna (gasolina)
f) Industria del transporte (aviación) e Industria del transporte (Marina)
g) Ciudades y centros industriales ( aglomeración de industrias)

8. ORIGEN INDIRECTO DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS
Los factores meteorológicos son causas fundamentales en el nivel de contaminación
del Medio Ambiente.
Los vientos, las precipitaciones, la humedad, la temperatura, y la luminosidad afectan
directamente a muchos contaminantes y a sus mezclas, siendo típicas las reacciones
fotoquímicas y químicas entre contaminantes atmosféricos, que dan origen a otros
productos casi siempre más agresivos (acidificación, etc.).
Los vientos arrastran los contaminantes a otros lugares más o menos lejanos de sus
fuentes, provocando así la contaminación de zonas ajenas a los puntos de emisión.
Las características topográficas y ecológicas de las zonas contaminadas son también
factores a tener muy en cuenta en los estudios sobre contaminación atmosférica.
La presencia o ausencia de vegetación, la influencia de las masas de agua, la situación
en valles o mesetas, el suelo, etc., pueden llegar a marcar el signo de los niveles de
contaminación de una comarca afectada por este problema.
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9. FUENTES NATURALES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
EL VULCANISMO
Cuando un volcán entra en erupción, se produce la salida a la superficie de una gran cantidad
de materiales en forma líquida, sólida y gaseosa. Los procedentes de los últimos grupos
ascienden a través de la atmósfera conformando lo que se conoce como la columna eruptiva.
En lo que se refiere a la fase sólida, está compuesta por partículas. Los efectos climáticos que
esta puede provocar dependen del tamaño de esas partículas, que es lo que determina su
tiempo de residencia en la atmósfera, la zona de la misma en que se llegan a instalar, y sus
características. Así, podemos tener partículas de mayor tamaño, que si llegan en gran
cantidad a la troposfera, pueden detener las radiaciones de calor procedentes del suelo en
dirección al espacio, y de esta manera pueden provocar un calentamiento de la superficie
terrestre. Por otro lado están las partículas de menor tamaño, los aerosoles.
Este término engloba las diminutas partículas de cenizas volcánicas que pueden
permanecer en la atmósfera hasta un máximo de seis meses, y las moléculas de dióxido de
azufre, que a veces reaccionan con el vapor de agua presente en la atmósfera formándose
ácido sulfúrico, que puede quedar en suspensión en forma de pequeñas gotas durante un
período que puede durar hasta dos años o algo más.
En cuanto a la fase gaseosa, se pueden encontrar emisiones de vapor de agua, dióxido de
carbono, dióxido de azufre, ácido sulfhídrico, ácido clorhídrico, ácido bromhídrico y
otros compuestos químicos, que provocan con su presencia o con su aumento de
concentración, una grave alteración de la atmósfera.
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10. FUENTES NATURALES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
BRUMAS Y NIEBLAS MARINAS
Ya hemos indicado en algunas de nuestras obras lo que supone desde el punto de
vista de la contaminación atmosférica, este tipo de fenómenos meteorológicos.
Las brumas y las nieblas de origen marino transportan partículas (cristales) salinas
que se van aglomerando en núcleos de condensación, que acaban depositándose en
el suelo en el interior de los continentes en zonas costeras o próximas a las costas.
Las cantidades que se depositan pueden llegar a ser muy apreciables, pues en el norte
de Europa se calculan depósitos anuales en el suelo del orden de los 40gr/m2,
básicamente de Na Cl, con algo de Ca Cl2 y de KBr, sales que son arrastradas por las
lluvias a lo largo del año.
Por otra parte, esos mismos núcleos salinos y la condensación que provocan pueden
intensificar la formación de nieblas en muchas áreas del mundo.
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11. FUENTES NATURALES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
POLVO EXTRATERRESTRE
De todos los materiales que se desplazan por el espacio, una ínfima
parte choca con la atmósfera y gran parte de ella se desintegra,
penetrando algunas partículas hasta la corteza terrestre.
Estas partículas son del orden de varios miles de Tm/día, y tienen
dimensiones entre 0,05 y 0,6μ.
Cuando por su abundancia constituyen un aerosol, a 40 km de altitud
pueden tener una concentración de 10–12g/cm3.
Al entrar en la atmósfera lo hacen a gran velocidad, que se va
reduciendo por el rozamiento con el aire hasta que en los últimos
metros parte de ellas pueden estar en suspensión, aunque al final
todas sedimentan sobre el suelo.
El polvo extraterrestre absorbe prácticamente la mitad de la energía
solar que llega a nuestro planeta, reenviando después gran parte de
ella a la Tierra.
La composición del polvo extraterrestre depende de su origen,
clasificándose según su procedencia como se indica en la tabla
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12. FUENTES NATURALES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
CONTAMINACIÓN DE ORIGEN ANIMAL
Bacterias
Las bacterias están presentes en el aire en fuertes cantidades, aumentando su concentración según sea la ubicación de la
masa atmosférica:
Océano Zonas forestales - Alta montaña Zonas periurbanas - Costas Zonas urbanas interiores
Descomposición de la materia orgánica
Los microorganismos provocan fermentaciones, corrupciones y putrefacciones de la materia orgánica según sean las
condiciones ambientales de humedad, temperatura y aireación, pudiendo ser procesos aerobios o anaerobios según sean
estas condiciones. Así, se generan nitrógeno nítrico, nitrógeno amoniacal, metano, anhídrido carbónico, sulfuros
diversos, ácido sulfhídrico, ácidos orgánicos, carbonatos ácidos, amoníaco, etc.
Emisiones humanas naturales
El hombre emite 10 m3/día de aire saturado con un 4% de CO2. En esa emisión, aunque las vías y los órganos
respiratorios actúan como filtros de lo que se aspira, siempre existen residuos de lo absorbido, como pueden ser restos
orgánicos, microorganismos y residuos del humo del tabaco respirado y de la contaminación atmosférica urbana.
Emisiones de la fauna
Al igual que el hombre, los animales con aparato respiratorio aspiran y emiten el aire que ha entrado a su sistema
respiratorio, emitiendo los restos de lo que han filtrado, que serán función del ambiente en que se encuentren.
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13. FUENTES NATURALES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
CONTAMINACIÓN DE ORIGEN VEGETAL
Hongos y esporas
Los hongos, los musgos, los líquenes y en general las plantas criptógamas, emiten
esporas o células capaces de producir nuevas plantas de su especie, que están en su
mayoría en la baja atmósfera o menos de 1.600 m de altitud, siendo su concentración
máxima en verano y a una altitud inferior a los 60 m. Estas esporas pueden ser origen
de algunas enfermedades de las vías respiratorias.
Polen
El polen se puede definir como las microsporas de las plantas con flor, que constituyen
el aporte masculino en la reproducción vegetal por esa vía. El tamaño del polen normal
oscila entre las 10 y las 50μ, según la especie. En ambiente húmedo el polen aumenta
de tamaño y peso, pues casi siempre tiene carácter higroscópico. Así, en lugares con
nieblas o lluvias frecuentes el polen sedimenta más rápidamente. El polen puede
alcanzar los 12 ó 15.000 m de altitud, y puede ser transportado en forma de nubes a
cientos de kilómetros de su lugar de origen.
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14. FUENTES FIJAS DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
FUENTES NATURALES FIJAS
En principio, pueden considerarse como fuentes fijas de este tipo los volcanes y las
zonas marinas o costeras donde se forman las brumas y las nieblas marinas.
Los fuegos del chaqueo de Bolivia y de otros países y los de las praderas africanas
aunque la mayoría son provocados, al repetirse anualmente, pueden ser considerados
también como fuentes naturales fijas.
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15. FUENTES FIJAS DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
INDUSTRIAS AGRARIAS
Los establecimientos agrícolas, forestales o ganaderos son fuentes fijas de
contaminación atmosférica. Las más importantes son las siguientes:
– Explotaciones ganaderas.
– Industrias alimentarias.
– Papeleras.
– Madereras.
– Celulosas.
Las emisiones son diversas, y van desde el amoníaco y el metano (explotaciones
ganaderas) hasta los SOx, el SH2, NOx, etc., de las demás, según procesos y
actividades.
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16. FUENTES FIJAS DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
INDUSTRIAS NO AGRARIAS
Comprenden una gran gama de establecimientos industriales, como los que se indican a
continuación:
– Siderurgia y metalurgia.
– Cementeras.
– Extractivas a cielo abierto.
– Fábricas de aluminio.
– Industrias del flúor.
– Plantas de fertilizantes.
– Refinerías de petróleo.
– Polígonos industriales.
– Industrias de metales no férricos.
– Industrias químicas.
Las emisiones comprenden prácticamente todos los tipos de gases y partículas existentes,
dada la variedad de actividades que se incluyen.
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17. FUENTES MÓVILES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
Se denominan fuentes móviles de contaminación atmosférica aquellos procesos
emisores que se desplazan y no permanecen en un mismo punto expulsando
agentes contaminantes que afecten siempre al mismo territorio.
Esto no quiere decir que unas fuentes móviles no pueden contaminar un mismo
territorio, pues es el caso típico de la parte de contaminación atmosférica urbana
correspondiente a los automóviles, que provocan un nivel de contaminación
atmosférica de fondo más o menos constante según las horas del día y la época
del año.
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18. FUENTES MÓVILES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
Las fuentes móviles básicas de contaminación atmosférica son las que se indican en la
tabla adjunta.
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19. FUENTES MÓVILES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
Nuestra forma de vida actual basa gran parte del desplazamiento de las personas y de las
mercancías en los automóviles y en los camiones, habiéndose llegado en estos momentos a
producciones de más de 35 millones de vehículos/año, y a un número superior a los 400
millones de ellos circulando por el mundo.
Los vehículos automóviles emiten los siguientes contaminantes:
– CO
– HC
– NOx
– Partículas
– SO2
– Aldehídos
– CO2
– H2
– Cl2
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20. FUENTES MÓVILES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
El tipo y porcentaje del contaminante emitido dependerá del tipo de motor del vehículo,
del combustible que se utilice, del estado del motor y del régimen de circulación.
Los motores de los vehículos pueden ser:
– Motores de explosión.
– Motores Diesel.
– Motores de dos tiempos.
– Motores con turbina de gas.
– Motores Wankel o rotativos.
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21. FUENTES MÓVILES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
Vehículos con motor de explosión
La fuente mecánica suele estar constituida por motores de cuatro tiempos y 4 ó 6
cilindros, aunque también se fabrican con 5, 8, 10 y 12 cilindros. Estos motores
consumen gasolina como fuente energética, que al quemarse en el proceso y salir los
residuos por los tubos de escape, produce sobre todo los siguientes contaminantes
atmosféricos:
– CO
– HC
– NOx
– Partículas
Por otra parte, las emisiones, además de las que salen por los tubos de escape,
pueden proceder de la evaporación de los depósitos y de pérdidas del motor por el
cárter o por los depósitos de aceite.
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22. FUENTES MÓVILES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
VEHÍCULOS AUTOMÓVILES
Vehículos con motor Diesel
En principio, los motores de combustión son más limpios en sus emisiones que los de explosión, pues en
el proceso siempre hay exceso de aire y la combustión del carburante es prácticamente completa.
El problema surge cuando la bomba de inyección no está bien regulada, pues la mezcla que se inyecta
deja de ser homogénea o incluso se inyecta mal, y el oxígeno aportado que es ampliamente suficiente en
una situación normal, deja de ser suficiente, por lo que parte del combustible no se quema bien y se
evapora, se destila o se carboniza parcialmente, dando lugar a una emisión de gases y partículas
compuestos fundamentalmente por:
– CO
– Hidrocarburos inquemados
– Alquitranes
– Olores
– Humos negros
– Humos blancos
– Aldehídos
Generalmente estos motores pueden emitir humos negros al arrancar en frío o cuando están a potencia
máxima, siempre que la mezcla quemada no se la apropiada.
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23. FUENTES MÓVILES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
VEHÍCULOS AUTOMÓVILES FERROCARRILES Y NAVEGACIÓN
Los ferrocarriles que utilizan motores que consumen hidrocarburos, generalmente
tienen instalados motores Diesel, con la problemática que ya hemos indicado. Las
emisiones se efectúan en las estaciones, donde se concentran, y en el recorrido, si
bien en este caso se trata de fuentes puntuales que se desplazan, aunque de gran
potencia.
La navegación utiliza los hidrocarburos como fuente de energía. Los barcos consumen
combustibles derivados del petróleo, siendo fuentes puntuales de emisión de
contaminantes atmosféricos.
En los puertos industriales y comerciales, las emisiones corresponden a las chimeneas
de un número limitado de barcos, que luego se desplazan por el mar como fuentes
puntuales de contaminación atmosférica.
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24. FUENTES MÓVILES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
AVIACIÓN
Los motores de aviación consumen combustibles de alta calidad derivados del petróleo.
Dominan ampliamente los reactores, aunque también se utilizan en mucha menor proporción los aviones
turbohélice y los de motor de pistón.
Al haber aumentado enormemente el tráfico aéreo en el mundo, las emisiones de los aviones también han
aumentado proporcionalmente, aunque la legislación de los países desarrollados va exigiendo cada vez
menos emisiones y menos ruido.
En principio, los principales contaminantes que emiten son:
– Aldehídos
– CO
– NOx
– Partículas
– Tolueno
– Ortoxileno
– Paraxileno
– Benceno
La aviación comercial parece que ha reducido sus expectativas de los años 80 en lo que se refiere a los
vuelos supersónicos a gran altitud, lo que de un modo u otro evitará el aporte de contaminantes a zonas muy
sensibles de la atmósfera, como se indica detalladamente en otras partes de esta obra.
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25. FUENTES MÓVILES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
VEHÍCULOS Y ACTIVIDADES MILITARES
No debemos desdeñar una condición humana que desgraciadamente debemos
padecer, tanto en el mundo actual como en el pasado y en el futuro. Me refiero a la
violencia generalizada, y como consecuencia, a las actividades de previsión,
prebélicas y bélicas.
Las actuaciones de previsión, como son las actividades normales de los ejércitos
de tierra, mar y aire, llevan consigo grandes y numerosos desplazamientos por
cualquiera de estos medios, con las consiguientes emisiones de los motores que
mueven a los vehículos terrestres, a los aviones y a los barcos.
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26. FUENTES MÓVILES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
ACTIVIDADES ASTRONÁUTICAS
Esta actividad, todavía elitista y propia de pocos países, se ha desarrollado
intensamente a lo largo de los últimos 50 años, siendo ahora muy frecuente el envío de
grandes cohetes militares o de investigación a muchos lugares del Globo, de su
entorno o de nuestro sistema planetario. Estos cohetes disponen de motores de
enorme potencia que emiten cantidades gigantescas de contaminantes durante el
breve período de tiempo de funcionamiento, y los sueltan en las diferentes capas de la
atmósfera a lo largo de su ascenso.
Por otra parte, y esto ya lo hemos citado en alguna de nuestras obras, los residuos y la
basura espacial son una muestra del desprecio humano por estos restos, que hasta
que no acaban siendo un peligro real no se tienen en cuenta, y siguen la misma
trayectoria que la de los residuos en los ríos, en las costas, en las ciudades o en
muchos casos en los propios domicilios.
La presencia de estas macropartículas en zonas próximas a la atmósfera, si sigue
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27. LA COMBUSTIÓN
La combustión es un proceso
generalizado, y dentro de él existen
diversas modalidades, aunque
siempre basadas en la combinación
viva del combustible con el oxígeno
del aire, con desprendimiento de calor.
En la combustión se producen una
serie de reacciones, como se indica en
la tabla adjunta.
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