Este documento describe la composición y capas de la atmósfera terrestre, incluyendo los principales gases y sustancias variables presentes. Explica conceptos como el efecto invernadero, la contaminación del aire, los contaminantes criterio y sus fuentes, e incluye tablas sobre la composición de la atmósfera y métodos para medir la calidad del aire.

1. 09 Junio 2004
CONTAMINACIÓN DEL
AIRE
s

2. LA ATMÓSFERA: es una capa
delgada de gases mezclados que
cubren la superficie de la tierra.
Su masa total es de
aproximadamente 5.14x1015
toneladas métricas, y tiene
aproximadamente 10,000 km de
espesor.
Mas del 99% de su masa total se
encuentra dentro de
aproximadamente los primeros
50 km de altitud

3. COMPOSICIÓN
Gas Composición
química
Porcentaje
(por volumen
de aire seco)
Nitrogeno N2 78.08
Oxigeno O2 20.95
Argón Ar 0.93
Neón Ne 0.0018
Helio He 0.0005
Hidrogeno H2 0.00005
Xenón Xe 0.000009
Ha venido cambiando de
manera gradual a lo largo
del tiempo debido a
proceso naturales y a
procesos antropogénicos.
Tabla 1. Gases permanentes cerca de
la superficie de la tierra (~80 Km)

4. Sustancia
Composición
química
Porcentaje
(por volumen
de aire seco)
ppm
(partes por
millón)
Vapor de agua H2O 0 - 4 -------
CO2 CO2 0.035 350
Metano CH4 0.00017 1.7
Oxido nitroso N2O 0.00003 0.3
Ozono O3 0.000004 0.04
Materia
particulada
------- 0.000001 0.01
Flouroclorocarb
onos (CFCs)
------- 0.00000001 0.0001
COMPOSICIÓN
Tabla 2. Sustancias variables cerca de la
superficie de la tierra
Es una mezcla
compleja de gases y de
partículas sólidas y
líquidas en suspensión
atraídas por la
gravedad. En ella se
producen todos los
fenómenos climáticos
y meteorológicos que
afectan al planeta,
regula la entrada y
salida de energía a la
tierra y es el principal
medio de transferencia
de calor.

5. AEROSOLES: También se les conoce como materia particulada incluye
cualquier partícula sólida o líquida (a excepción del agua) suspendida en el aire tales
como metales, polvos, humos y gotitas pequeñas de ácido sulfúrico. Su efecto
inmediato más notorio es visibilidad reducida.
Día limpio Día moderadamente contaminado

6. GASES EFECTO
INVERNADERO:
Se refiere a aquellos gases en la
atmósfera (la mayoría de los cuales
ocurren de manera natural) que
absorven la radiación de onda larga
emitida por la superficie de la tierra
y que es re-emitida de regreso hacia
la superficie, conociéndosele como
el efecto invernadero.
www.eecs.umich.edu/mathscience/funexperiments/agesubject/lessons/images/diagrampage.html

7. GASES IMPLICADOS:
La frecuencia con que se menciona el CO2
en relación con el efecto invernadero, hace
que muchos ignoren que el principal gas
de invernadero en la atmósfera terrestre es
el agua (en estado de vapor).
Los gases de invernaderos, ordenados por
un efecto decreciente, son:
Vapor de agua (H2O)
Dióxido de carbono (CO2)
Metano (CH4)
Óxidos de nitrógeno (NOx)
Ozono (O3), y
Cloroflourocarbonos (CFC´s).

8. IMPORTANCIA
DE LAATMÓSFERA
•Capa protectora
•Fuente de dióxido de
carbono y oxígeno
•Fuente de nitrógeno
•Transporta agua
•Filtra, absorbe y re-
absorve la radiación
electromagnética del sol

9. ESTRATOS DE LAATMOSFERA:
La atmosfera se estratifica de acuerdo con la relación
temperatura-densidad, como resultado de las
interacciones entre los procesos físicos y fotoquímicos
en el aire

10. TROPOSFERA
•Capa mas baja (10-16
km).
•La composición de los
gases permanentes
generalmente
homogenea.
•Temperatura decrece
con altitud (-56 °C)
•Existe una mezcla
constante de las masas
de aire

11. ESTRATOSFERA:
•Se extiende hasta unos 50
km a partir de la tropopausa.
•La temperatura aumenta con
la altura debido a los proceso
de absorción de radiación UV
por la rica capa de ozono (20-
50 km)
•La temperatura llega a un
valor máximo (-2 °C)
comparable a la temperatura
terestre.

12. MESOSFERA:
•A partir de la estratopausa,
la temperatura desciende (-
90°C, 80 km) debido a la
usencia de especies
absorbentes de radiación
•La velocidad del viento
alcanza valores de hasta 150
m/s
•Regiones mas altas
predominan iones y
moléculas

13. TERMOSFERA:
•Se extiende hasta los límites
exteriores lejanos (500 km).
•La temperatura se incrementa
(1,200 °C)
•Ocurre la disociación e
ionización de las moléculas
constituyentes del aire
•Predomina la difusión frente la
mezcla
•El O2 se encuentra en forma
atómica (200 km) y es el
principal constituyente

14. CONTAMINACIÓN DEL AIRE
El término se puede referir a la
presencia de sustancia en el aire, a
concentraciones, duraciones y
frecuencias tales que pueden afectar
de manera adversa a la salud y el
bienestar tanto de la especie humana
o del ambiente.

15. PRINCIPALES CONTAMINANTES FUENTES
Dióxido de azufre y partículas Quema combustibles, fundidoras
Predominantemente
en exteriores
Ozono Reacciones fotoquímicas
Polens Árboles, semillas, plantas, pastos
Plomo y manganeso Automóviles
Plomo y cadmio Emisiones industriales
COV´s, hidrocarburos aromáticos policíclicos Solventes petroquímicos, vapores de combustibles
almacenados
Óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono Quema de combustibles
Ambas, interiores y
exteriores
Dióxido de carbono Quema de combustibles, actividad metabólica
Partículas Humo de tabaco, resuspensión, condensación de
vapores y productos de combustión
Vapor de agua Actividad biológica, combustión, evaporación
Compuestos orgánicos volátiles Volatilización, combustión, pintura, acción
metabólica, pesticidas, insecticidas, fungicidas
Esporas Hongos, moho

16. PRINCIPALES CONTAMINANTES FUENTES
Radón Suelo, materiales de construcción,
agua
Predominantemente
en interiores
Formaldehido Aislantes, equipamiento de edificios,
humo de tabaco
Asbestos Retardadores de fuego, aislantes
Amonio Productos de limpieza, actividad
metabólica
Compuestos aromáticos
policíclicos, arsénico,
nicotina, acroleina
Humo de tabaco
COV´s Adhesivos, solventes, cocinar,
cosméticos
Mercurio Fungicidas, pinturas, derrames
Aerosoles Productos de consumo, polvo de casa
Alergenos Polvo de casa, descamación piel de
animales o pelusas
Microorganismos Infecciones

17. CONTAMINANTES CRITERIO:
CONTAMINANTE FUENTE EFECTOS
Natural Antropogénica
NOx Acción
bacteriana
Vehículos de
motor, plantas
eléctricas,
disposición de
residuos
Problemas respiratorios,
disminuye resistencia del
cuerpo a las infecciones,
precursores de smog
fotoquímico
SO2 Erupciones
volcánicas
Refinerías, plantas
eléctricas,
papeleras y
fundidoras
Lluvia ácida: enfermedades
respiratorias, daño a la
vegetación, destruye
estructuras
CO Incendios
forestales
Vehículos
automotores y
combustión de
energéticos
Interfiere con la habilidad de la
sangre para la absorción del
oxígeno. Como consecuencia
produce estupor, disminución
en los reflejos, causa mareos.
Afecta el crecimiento y
desarrollo mental del feto.
Letal a altas concentraciones
y de alto riesgo para personas
con problemas cardiacos.

18. CONTAMINANTE FUENTE EFECTOS
Natural Antropogénica
Aerosoles (PM10, PM2.5,
polvo, humo, metales)
Erosión
eólica
Estaciones
eléctricas de
carbón y/o
aceite, boilers
industriales,
incineradores de
basura,
calefactores
domésticos,
procesos
industriales,
motores diesel,
construcción,
minería,
manufactura del
cemento, bancos
de materiales.
Sedimentan en los
pulmones causando una
gran variedad de síntomas
respiratorios. Exposición
prolongada aumenta el
riesgo de muerte por
enfermedades del corazón
y pulmones
O3 Nominal Contaminante
secundario a
partir de COVs
Irritación de las mucosas
del sistema respiratorio,
causante de tos, afecta la
función pulmonar, reduce la
resistencia a gripes y
neumonía. Puede agravar
los problemas cardiacos
crónicos, asma, bronquitis y
enfisema.
Compuestos orgánicos
volátiles (VOCs)
Biogénico Vehículos de
motor,
refrigerantes,
solventes
limpiadores,
procesos
industriales
Precursores de smog
fotoquímico, reduce
visibilidad, producen
congestión pulmonar y tos,
son carcinogénicos y
promueven el desarrollo de
leucemia
CONTAMINANTES
CRITERIO:

19. INVERSIÓN TÉRMICA
Normalmente, el aire de las
capas bajas es más caliente que
el de las superiores, lo cual le
lleva a ascender hasta enfriarse.
Ello permite una continua
circulación atmosférica en
sentido vertical que renueva el
aire de las diferentes capas.
La inversión térmica es un
fenómeno meteorológico que
se da en las capas bajas de la
atmósfera terrestre. Consiste en
el aumento de la temperatura
con respecto a la altitud en una
capa de la atmósfera

20. LA ISLA DE CALOR
Comúnmente se da el fenómeno de elevación de la temperatura en zonas urbanas
densamente construidas causado por una combinación de factores tales como la
edificación, la falta de espacios verdes, los gases contaminantes o la generación de
calor. Se ha observado que el fenómeno de la isla de calor aumenta con el tamaño de
la ciudad y que es directamente proporcional al tamaño de la mancha urbana.

21. METODOS DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE
Existen muchas formas de
medir la contaminación del
aire los cuales abarcan
métodos químicos simples
ó métodos de algunas
técnicas electrónicas más
sofisticadas.
De manera general
podemos distinguir cuatro
métodos principales para
medir la contaminación del
aire.

22. MUESTREO PASIVO:
Se denomina muestro pasivo
porque los equipos de muestreo no
tienen sistema de bombeo alguno.
En lugar de ello el flujo de aire se
controla por un proceso físico, tal
como la difusión.
Los tubos tienen una longitud de 71
mm con un diámetro interno de 11
mm y en uno de sus extremos
contienen una fina malla de acero
recubierta con trietanolamida, la
cual convierte el dióxido de
nitrógeno a nitrito, quedando
atrapado para su posterior análisis
en el laboratorio

23. MUESTREO ACTIVO
En estos métodos se bombea un volumen conocido de aire a través
de un colector (un filtro a una solución química) por un periodo de
tiempo conocido, El colector se remueve del sistema de bombeo y es
mas tarde analizado en el laboratorio. De manera general, el
muestreo activo utiliza métodos físicos o químicos para colectar el
aire contaminado.
Equipo básico para el muestreo de partículas: 1.- Sostenedor del filtro, 2.
Medidor del flujo, 3. Bomba, 4.- Batería

24. MÉTODOS AUTOMÁTICOS:
Estos métodos son los mejores en términos
de la alta resolución de sus mediciones,
permitiéndonos la realización de un
monitoreo continuo para concentraciones
horarias hasta menores.
El espectro de contaminantes que se
pueden determinar van desde los
contaminantes criterio (PM10-PM2.5, CO,
SO2, NO2, O3) hasta tóxicos en el aire
como el plomo y los compuestos orgánico
volátiles.
Las muestras colectadas se analizan
utilizando una variedad de métodos los
cuales incluyen la espectroscopia y
cromatografía de gases.

25. MÉTODOS ÓPTICOS DE PERCEPCIÓN REMOTA:
Estos métodos se basan en
técnicas espectroscópicas.
Con ellos es posible hacer
mediciones en tiempo real
de la concentración de un
buen número de
contaminantes entre los que
se incluyen NO2 y SO2.

26. APLICACIONES CLAVE:
•Análisis de la tendencia de la calidad del
aire ambiente
•Validación de modelos de dispersión
Evaluación de las acciones implementadas
para reducir las emisiones
•Evaluación de los riesgos a la salud
•Evaluaciones de impacto ambiental
•Identificación de fuentes de contaminación
del aire y suelo
•Impacto de las emisiones provenientes de
procesos y zonas industrials.
•Mantenimiento de los objetivos de calidad
del aire

27. VENTAJAS
•Sin contacto directo
•Sin contaminación
•Alto nivel de seguridad
•Tiempo Real
•Cuantificación
(relativa/absoluta

28. MÉTODOS Y EQUIPOS DE CONTROL
CONTAMINACIÓN DEL AIRE
La forma mas efectiva de atacar el problema de la contaminación
del aire es prevenir la formación de los contaminantes o minimizar
su emisión en las fuentes mismas.
En el caso de los contaminantes industriales este se puede lograr
por medio de la investigación de varias técnicas en alguna de las
fases tempranas del diseño del proceso y desarrollo, lo que nos
ayuda a seleccionar los métodos que no contribuyan a la
contaminación del aire o que tienen un efecto mínimo.

29. El control de los contaminantes en la fuente se puede
lograr de varias formas:
•Cambios en las materias primas,
•Cambios operacionales,
•Modificación o remplazamiento de equipos de
producción, y/o por medio de una
•Operación mas efectiva de los equipos existentes.
MÉTODOS DE CORRECCIÓN EN LA FUENTE

30. LIMPIEZA DE EMISIONES GASEOSAS
Cuando los métodos de corrección en la
fuente no pueden ser aplicados entonces el
control de los contaminantes se hace en los
gases efluentes usando técnicas de
limpieza de gases.
Estas incluyen muchas de las técnicas
ingenieriles que en el presente forman la
parte principal de la tecnología del control
de la contaminación del aire.

31. CONTROL DE GASES Y OLORES
ABSORCIÓN: Basados en el principio de la
absorción, transfieren el contaminante de la fase
gaseosa a liquida. Esto es un proceso de
transferencia de masa en el cual el gas se disuelve
en el líquido. El contaminante gaseoso se mueve
de puntos de alta concentración a puntos de baja, y
la remoción del gas contaminante se lleva a cabo
en tres fases:
•Difusion del gas hacia la superficie del líquido
•Disolució: transferencia de la interfase gas-
líquido
•Difusion del gas disuelto de la interfase hacia el
liquido.
Los equipos utilizados son cámaras y torres o
columnas de rocio.

32. ADSORCIÓN
Este es también un proceso
de transferencia de masa, en
el cual el gas se pega a un
sólido por medio de fuerzas
electrostáticas.
Los adsorbentes mas
comúnmente usados son:
silica gel, alúmina activada,
carbono activado, sedasos
moleculares.

33. COMBUSTIÓN
Es un método de control
cuando el contaminante es
oxidable a un gas inerte.
De manera general el CO y
los hidrocarburos caen en
esta categoría.
Las aplicaciones mas
comerciales son
combustión directa y
combustión catalítica.

34. CONTROL DE PARTÍCULAS

35. CONTROL FUENTES MOVILES
La modificación de las máquinas por si solas no es
suficiente para el control de contaminantes. Para
alcanzar los estándares de emisión, se coloca un
reactor catalítico externo a los vehículos. La
función de este es promover reacciones que
conviertan NOx a NO2, CO a CO2, hidrocarburos a
CO2 y H2O.
Otro de los alcances implementado para disminuir
la contaminación del aire incluye la modificación
de combustibles, y la reduccion de la presión del
vapor de la gasolina a fin de reducir la emision de
hidrocarburos.
La bondad de estos implementos es significativa,
sin embargo al igual que otros aspectos de la
conducción de un automóvil, estos equipos se
desgastan y fallan.
Debido a que la falla no limita la operación del
automóvil, no son reparados por los propietarios,
por lo que los programas de control de la calidad
del aire deben de contemplar programas de
inspección para asegurar que estos dispositivos
funcionan.