El aire: capas atmósfera, contaminantes, dispersión y transporte.

1. El aire: características y suEl aire: características y su
contaminacióncontaminación
Qca Industrial Aplicada – 2016Qca Industrial Aplicada – 2016
Prof.: Natalia ArientiProf.: Natalia Arienti

2. CONTAMINACIÓN DEL AIRECONTAMINACIÓN DEL AIRE
 La contaminación del aire es uno de losLa contaminación del aire es uno de los
problemas ambientales másproblemas ambientales más
importantes, y es resultado de lasimportantes, y es resultado de las
actividades del hombre. Las causas queactividades del hombre. Las causas que
originan esta contaminación sonoriginan esta contaminación son
diversas, pero el mayor índice esdiversas, pero el mayor índice es
provocado por las actividadesprovocado por las actividades
industriales, comerciales, domésticas yindustriales, comerciales, domésticas y
agropecuarias.agropecuarias.

3. 33
HACIA UNA GESTIÓN INTEGRAL DE LA CALIDAD DEL AIREHACIA UNA GESTIÓN INTEGRAL DE LA CALIDAD DEL AIRE
NUESTRA LATINOAMÉRICA, COMO EL RESTO DEL PLANETA,NUESTRA LATINOAMÉRICA, COMO EL RESTO DEL PLANETA,
PRESENTA SERIOS PROBLEMAS ATMOSFÉRICOS, QUE SEPRESENTA SERIOS PROBLEMAS ATMOSFÉRICOS, QUE SE
MANIFIESTAN EN:MANIFIESTAN EN:
1. DETERIORO DE CAPA DE1. DETERIORO DE CAPA DE
OZONO ESTRATOSFÉRICOOZONO ESTRATOSFÉRICO
2. PROCESO DE CAMBIO2. PROCESO DE CAMBIO
CLIMÁTICOCLIMÁTICO
-INGRESO DE RAYOS
ULTRAVIOLETA QUE CAUSAN
DAÑOS A LAS PERSONAS,
CEGUERA EN ANIMALES, ETC.
* AUMENTO DE TEMPERATURA
* DESHIELOS Y ELEVACIÓN
DE NIVEL DEL MAR
• INCREMENTO Y CAMBIO DE CICLO
HURACANES Y LLUVIAS
•DAÑOS EN PÉRDIDAS HUMANAS
Y MATERIALES
La troposfera, altitud 10-16 kms
Concentra 95% de masa atmosférica
(vapor de agua y nubes)
Se origina el clima
Se mezclan los componentes de aire

4. 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

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

6. Los Contaminantes AtmosféricosLos Contaminantes Atmosféricos
 Se entiende porSe entiende por contaminación atmosférica la presencia en ella presencia en el
aire de sustancias y formas de energía que alteran la calidadaire de sustancias y formas de energía que alteran la calidad
del mismo, de modo que implique riesgos, daño o molestiadel mismo, de modo que implique riesgos, daño o molestia
grave para las personas, bienes y los recursos naturales.grave para las personas, bienes y los recursos naturales.
 Con frecuencia, los contaminantesCon frecuencia, los contaminantes naturalesnaturales ocurren enocurren en
cantidades mayores que los productos de las actividadescantidades mayores que los productos de las actividades
humanas, los llamados contaminanteshumanas, los llamados contaminantes antropogénicosantropogénicos. Sin. Sin
embargo, los contaminantes antropogénicos presentan laembargo, los contaminantes antropogénicos presentan la
amenaza más significativa a largo plazo para la biosfera.amenaza más significativa a largo plazo para la biosfera.

7. FECHA LUGAR Exceso de muertes
Diciembre 1873 Londres, UK 270-700
Febrero 1880 Londres, UK 1000
Diciembre 1892 Londres, UK 1000
Diciembre 1930 Meuse Valle, Bélgica 63
Octubre 1948 Donora, USA 20
Diciembre 1952 Londres, UK 4000
Noviembre 1953 New York, USA 250
Enero 1956 Londres, UK 480
Diciembre 1957 Londres, UK 300-800
Noviembre-Diciembre 1962 New York, USA 46
Diciembre 1962 Londres, UK 340-700
Diciembre 1962 Osaka, Japón 60
Enero-Febrero 1963 New York, USA 200-405
Noviembre 1966 New York, USA 168
Algunos episodios de contaminación del aire asociados con
muertes. (Elson, 1992)
Con la industrialización
los impactos locales de
la contaminación del aire
sobre la salud humana y
del ambiente empiezan a
documentarse de
manera sistemática.

8. Los principales contaminantes delLos principales contaminantes del
aire se clasifican en:aire se clasifican en:
•SECUNDARIOS :
Son los que han estado
sujetos a cambios
químicos, o bien, son el
producto de la reacción
de dos o más
contaminantes
primarios en la
atmósfera. Entre ellos
destacan los oxidantes
fotoquímicos y algunos
radicales de corta
existencia como el
ozono.
•PRIMARIOS :
Son los que permanecen
en la atmósfera tal y
como fueron emitidos por
la fuente. Para fines de
evaluación de la calidad
del aire se consideran:
óxidos de azufre,
monóxido de carbono,
óxido de nitrógeno,
hidrocarburos y
partículas.

9. Emisión de CO2 – Fuente : Wikipedia

10. Tabla 2.- PRINCIPALESTabla 2.- PRINCIPALES
CONTAMINANTES GASEOSOSCONTAMINANTES GASEOSOS
ClaseClase PrimariosPrimarios SecundariosSecundarios
CompuestosCompuestos
con azufrecon azufre
SOSO22, H, H22SS SOSO33, H, H22SOSO44,,
MSOMSO44
CompuestosCompuestos
orgánicosorgánicos
CC11–C–C55
Cetonas,Cetonas,
aldehídos,aldehídos,
ácidosácidos
CompuestosCompuestos
concon
nitrógenonitrógeno
NO, NHNO, NH33 NONO22, MNO, MNO33
Óxidos deÓxidos de
carbonocarbono
CO (COCO (CO22)) ------
HalógenoHalógeno HCl, HFHCl, HF ------
CONTAMINACION ATMOSFERICACONTAMINACION ATMOSFERICA
Tabla 1.- COMPOSICION DELTabla 1.- COMPOSICION DEL
AIRE PUROAIRE PURO
ComponenteComponente % en volumen% en volumen
NitrógenoNitrógeno 78.0378.03
OxígenoOxígeno 20.9920.99
Dióxido de CarbonoDióxido de Carbono 0.030.03
ArgónArgón 0.940.94
NeónNeón 0.001230.00123
HelioHelio 0.00040.0004
CriptónCriptón 0.000050.00005
XenónXenón 0.0000060.000006
HidrógenoHidrógeno 0.010.01
MetanoMetano 0.00020.0002
Óxido nitrosoÓxido nitroso 0.000050.00005
Vapor de AguaVapor de Agua VariableVariable
OzonoOzono VariableVariable
PartículasPartículas VariableVariable
 El aire limpio y puro forma una capa de aproximadamente 500 000 millonesEl aire limpio y puro forma una capa de aproximadamente 500 000 millones
de toneladas que rodea la Tierra y su composición es la de la Tabla 1de toneladas que rodea la Tierra y su composición es la de la Tabla 1
En la Tabla 2 se resumen los principales contaminantes gaseosos del aireEn la Tabla 2 se resumen los principales contaminantes gaseosos del aire

11. 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

12. PRINCIPALES CONTAMINANTES FUENTES
Radón Suelo, materiales de
construcción, agua
Predominantemen
te 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

13. PM2.5: son partículas en suspensión con un diámetro aerodinámico de hasta
2.5 µm, denominadas partículas finas o fracción fina (que por definición
incluye a las partículas ultrafinas).
PM10: son partículas en suspensión con un diámetro aerodinámico de hasta 10
µm, es decir, comprende las fracciones fina y gruesa.

14. 1414
CIUDAD PORCENTAJE DE EMISIONES DE PM10
MÓVILES FIJAS ÁREA
BOGOTÁ 66,6 33,4 0,0
BUENOS AIRES 63,6 4,0 32,4
LIMA 66,3 (80*) 33,0 (19) 0,7(1)
CIUDAD DE MÉXICO 61,4 32,7 5,9
SAO PAULO (PST) 44,8 55,2 0,0
SANTIAGO 56,4 31,4 12,2
EMISIONES DE PM10 EN ALGUNAS CIUDADES DE LA
REGIÓN (partículas de menos de 10 micras)
FUENTE: EVALUACIÓN DE LOS EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE
EN LA SALUD DE AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE OPS, 2005
* Plan Integral de saneamiento atmosférico Lima-Callao)
EL MATERIAL PARTICULADO ES EL PRINCIPAL CONTAMINANTE QUE
RESULTA DE LA QUEMA DE COMBUSTIBLE. EXISTE MAS AVANCE EN
MEDICIÓN DE PM10 Y RECIEN SE COMIENZA CON PM2.5 (SE ELABORA NORMA)

15. Focos de emisión

16. 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

17. INVERSIÓN TÉRMICAINVERSIÓN 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

19. LA ISLA DE CALORLA 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.

20.  CONTAMINANTES INORGÁNICOS (1)CONTAMINANTES INORGÁNICOS (1)
COCO
 La fuente fundamental es la combustión incompleta de cualquier tipo deLa fuente fundamental es la combustión incompleta de cualquier tipo de
combustible.combustible.
 En menor proporción de fuentes naturales (volcanes o disociación atmosférica deEn menor proporción de fuentes naturales (volcanes o disociación atmosférica de
los intermediarios del COlos intermediarios del CO22 en la formación del smog) o ciertas industrias.en la formación del smog) o ciertas industrias.
COCO22
 Solo se considera contaminante si su concentración esta por encima de 350Solo se considera contaminante si su concentración esta por encima de 350
ppm.ppm.
Óxidos de S (SOÓxidos de S (SO22 y SOy SO33))
 El mas abundante es el SOEl mas abundante es el SO22 que se emite a la atmósfera al quemar combustiblesque se emite a la atmósfera al quemar combustibles
fósiles.fósiles.
 Se transforma en SOSe transforma en SO33 y otros óxidos .y otros óxidos .
 HH22SS
 Se localiza en plantas industriales de procesado de papel, de tratamiento deSe localiza en plantas industriales de procesado de papel, de tratamiento de
aguas residuales , altos hornos, ect.aguas residuales , altos hornos, ect.
 Óxidos de Nitrógeno (NOÓxidos de Nitrógeno (NOxx ))
 NN 22O,O, NONO yy NONO2.2.
 Se obtienen al quemar combustibles fósiles.Se obtienen al quemar combustibles fósiles.
Compuestos halogenadosCompuestos halogenados
 Se incluyen todos los derivados de F Cl y BrSe incluyen todos los derivados de F Cl y Br
TIPOS DE CONTAMINANTES DEL AIRETIPOS DE CONTAMINANTES DEL AIRE

21. TIPOS DE CONTAMINANTES DEL AIRETIPOS DE CONTAMINANTES DEL AIRE
 CONTAMINANTES INORGÁNICOS (2)CONTAMINANTES INORGÁNICOS (2)
 Metales e iones metálicosMetales e iones metálicos
 Se consideran tóxicos, y se pueden encontrar en la atmósfera 27 metales , losSe consideran tóxicos, y se pueden encontrar en la atmósfera 27 metales , los
mas peligrosos son : Hg, Be, Pb, Cd, Ni y Sb.mas peligrosos son : Hg, Be, Pb, Cd, Ni y Sb.
 HgHg : Es un líquido con alta presión de vapor. Llega a la atmósfera procedente: Es un líquido con alta presión de vapor. Llega a la atmósfera procedente
de la volatilización en fusiones metálicas y en combustiones.de la volatilización en fusiones metálicas y en combustiones.
 PbPb : Procede fundamentalmente de la gasolina que contiene tetraetilplomo: Procede fundamentalmente de la gasolina que contiene tetraetilplomo
 BeBe : Se evapora y forma suspensiones , donde se utilizan herramientas de corte: Se evapora y forma suspensiones , donde se utilizan herramientas de corte
y molienday molienda
 CdCd : Aparece asociado en la corteza terrestre al Pb y al Zn, por lo que aparece: Aparece asociado en la corteza terrestre al Pb y al Zn, por lo que aparece
como contaminante en refino y fabricación de dichos metalescomo contaminante en refino y fabricación de dichos metales
 CONTAMINANTES ORGÁNICOSCONTAMINANTES ORGÁNICOS
 Los hidrocarburos que contribuyen a la contaminación del aire contienen entre 1 yLos hidrocarburos que contribuyen a la contaminación del aire contienen entre 1 y
5 átomos de C : alifáticos, olefinicos, aromáticos y aromáticos policíclicos.5 átomos de C : alifáticos, olefinicos, aromáticos y aromáticos policíclicos.
Al combinarse con OAl combinarse con O33 , O, O22 , o compuestos intermediarios se transforman en, o compuestos intermediarios se transforman en
aldehídos o cetonas (formaldehído y benzaldhido).aldehídos o cetonas (formaldehído y benzaldhido).
 La degradación química de estos compuestos en presencia de óxidos de nitrógeno yLa degradación química de estos compuestos en presencia de óxidos de nitrógeno y
radicales NO , da lugar a perxiacilos (PAN y PBN).radicales NO , da lugar a perxiacilos (PAN y PBN).
 Otros compuestos orgánicos (volátiles) se obtienen de otras fuentes como:Otros compuestos orgánicos (volátiles) se obtienen de otras fuentes como:
Refinerias, Centrales térmicas, Industrias Farmacéuticas, Industrias Químicas, ect..Refinerias, Centrales térmicas, Industrias Farmacéuticas, Industrias Químicas, ect..
 MACROPARTICULASMACROPARTICULAS
Dependen de la industria y del tipo de combustiónDependen de la industria y del tipo de combustión
 Al quemar cualquier combustible fósil se producen todo tipo de cenizasAl quemar cualquier combustible fósil se producen todo tipo de cenizas
 Industria del cemento : carbonatos y silicatosIndustria del cemento : carbonatos y silicatos
 Industrias metalúrgicas: depende del proceso de refinado y procesado deIndustrias metalúrgicas: depende del proceso de refinado y procesado de
metales.metales.
 En los altos hornos: C y carburo de hierroEn los altos hornos: C y carburo de hierro

22. METODOS DE ANÁLISISMETODOS DE ANÁLISIS
Los contaminantes orgánicos delLos contaminantes orgánicos del
aire son muy diversos ,y seaire son muy diversos ,y se
encuentran en estado gaseoso, o enencuentran en estado gaseoso, o en
forma de macropartículas, general-forma de macropartículas, general-
mente de tamaño inferior a 10mente de tamaño inferior a 10 μμm.m.
 La toma de muestra debe estarLa toma de muestra debe estar
diseñada de manera que atrapediseñada de manera que atrape
partículas de este tamaño.partículas de este tamaño.
 Una vez tomada la muestra, aUna vez tomada la muestra, a
porción de materia orgánica se separaporción de materia orgánica se separa
por extracción selectiva.por extracción selectiva.
 Un esquema general de estaUn esquema general de esta
separación puede ser el siguiente:separación puede ser el siguiente:
Filtro conFiltro con
particuladoparticulado
Filtro conFiltro con
particuladoparticulado
Fase acuosaFase acuosa
con ácidocon ácido
Fase acuosaFase acuosa
con ácidocon ácido
Fase orgánicaFase orgánica
con étercon éter
Fase orgánicaFase orgánica
con étercon éter
Fase conFase con
NaOHNaOH
Fase conFase con
NaOHNaOH
Fase conFase con
éteréter
Fase conFase con
éteréter
CompuestosCompuestos
básicosbásicos
CompuestosCompuestos
básicosbásicos
CompuestosCompuestos
ácidosácidos
CompuestosCompuestos
ácidosácidos
ResiduoResiduo
neutroneutro
ResiduoResiduo
neutroneutro
Añadir éter +HAñadir éter +H22SOSO44
Añadir HAñadir H22SOSO44
y extraer con étery extraer con éter
Añadir NaOH 5 NAñadir NaOH 5 N
y extraer con étery extraer con éter
EvaporarEvaporar
NaOH 2 NNaOH 2 N
Separación deSeparación de
Compuestos orgánicos en el aireCompuestos orgánicos en el aire
ANÁLISIS DE LOS CONTAMINANTES ORGANICOS DEL AIREANÁLISIS DE LOS CONTAMINANTES ORGANICOS DEL AIRE

24. Transporte y dispersión

25. Criterios para evaluar la calidad del aire
Los siguientes instrumentos son utilizados comúnmente como
dispositivos de control de contaminación en la industria o en
vehículos. Pueden transformar contaminantes o eliminarlos de
una corriente de salida antes de ser emitidos a la atmósfera.
• Precipitadores electrostáticos, y filtros de aire
• Carbón activado
• Condensadores
• Convertidores catalíticos
• Recirculación de gases de escape
• Desulfuración de gas de flujo y otros gas scrubbers
• Columnas incineradoras