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- 1. CONTENIDO. 5. RECURSOS DE LA ATMOSFERA. ............................................................................................ 1 5.1. Componentes de la atmosfera. ............................................................................................. 2 5.2. Aspectos atmosféricos de la contaminación. ........................................................................ 5 5.3. Dispersión de los contaminantes. ......................................................................................... 7 5.3.1. Características geográficas y topográficas. ................................................................. 8 5.3.2. Efectos de la contaminación del aire. .......................................................................... 8 5.3.3. Agujero de ozono. ........................................................................................................ 9 5.3.4. Lluvia ácida. ................................................................................................................. 10 5.4. Parámetros básicos para modelación. .................................................................................. 13 5.5. Modelos de fuentes de emisión. ........................................................................................... 13 5.5.1. Datos de alimentación al modelo (input) [1, 2,3). ........................................................ 15 5.5.2. Datos resultantes del modelo (output) (1, 2,3). ............................................................ 16 5.5.3. Clases de los modelos matemáticos (1, 2,3). .............................................................. 16 5.5.4. Consideraciones y limitaciones de los modelos (1, 2,3). ............................................. 17 5.6. Reacciones fotoquímicas atmosféricas. ................................................................................ 18 5.7. Control de partículas. ............................................................................................................ 25 5.7.1. Composición. ................................................................................................................ 25 5.8. Control gases y vapores........................................................................................................ 26 5.9. Control de olores. .................................................................................................................. 27 5.10. Normas ambientales para la protección de la contaminación de la atmosfera. ................. 28 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................................... 30
- 2. 5. RECURSOS DE LA ATMOSFERA. La atmósfera es la capa gaseosa que rodea al planeta tierra (otros planetas también tienen esta envolvente). La experiencia nos indica que el aire se hace menos denso con la altura, una señal que la atmósfera tiene un limite vertical. Una primera aproximación de ese límite fue obtenida en el año 1025, considerando el tiempo que transcurre desde que el sol se pone en el horizonte y comienza la noche. Esto se debe a que rayos solares son reflejados por las moléculas de aire hacia la superficie de la tierra. El ocaso dura cerca de 36 min. Durante ese periodo la tierra gira: 0.6h*360º/24 = 9 º. Como cos (9º) = R / (R+H), donde R=radio terrestre= 6400 km ® H ~ 60 km El hecho de que el planeta Tierra sea un lugar adecuado para la vida tal como la conocemos es principalmente una consecuencia de su clima moderado. Un requerimiento fundamental para la vida es el agua líquida, y la Tierra es el único planeta del Sistema Solar que la posee. Venus, nuestro vecino inmediato en dirección al Sol, tiene una temperatura superficial promedio de 460 °C, suficiente como para derretir plomo. Marte, el planeta más cercano en dirección opuesta al Sol, tiene una temperatura promedio de -55 ºC, que es equivalente a las temperaturas más frías experimentadas en el Polo Sur. La temperatura promedio de la superficie terrestre es de 15 °C. Esto hace que la Tierra sea un lugar no sólo habitable, sino también relativamente placentero para vivir. Un análisis más detallado revela que no sólo la cantidad de luz solar recibida por un planeta determina la temperatura de su superficie. La superficie de un planeta es también calentada mediante el efecto invernadero de su atmósfera, cuando esta existe. Como veremos más adelante, la atmósfera de un planeta permite que penetre la luz solar, pero retarda la velocidad con que se pierde el calor. Sin el efecto invernadero, la temperatura promedio de la superficie de la Tierra sería de - 1
- 3. 18 °C−es decir, 33 °C más fría que el valor registrado− y sería un planeta congelado y estéril. Para entender cómo funciona el efecto invernadero de la atmósfera, describiremos su composición, y también la naturaleza de la radiación solar. 5.1. Componentes de la atmosfera. Los antiguos Griegos consideraban el 'Aire' una de las cuatro sustancias elementales. Junto con la tierra, el fuego y el agua, el aire estaba visto como un componente fundamental del universo. Ya al principio de los años 1800, sin embargo, científicos como John Dalton reconocieron que la atmósfera estaba, en realidad, compuesta de varios gases químicos distintos. El fue capaz de separar y determinar las cantidades relativas dentro de la atmósfera inferior. Dalton pudo, fácilmente, discernir los componentes más importantes de la atmósfera: nitrógeno, oxígeno y una pequeña cantidad de algo incombustible, que después se demostró que era argón. El desarrollo del espectrómetro en los años 1920, permitió a los científicos encontrar gases que existían en concentraciones mucho menores en la atmósfera, como el ozono y el dióxido de carbono. La atmósfera de la Tierra es una cobertura gaseosa compuesta principalmente por nitrógeno (N2) y oxígeno (O2) molecular, con pequeñas cantidades de otros gases, como vapor de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). La capa fina azulada cerca del horizonte que se observa en la imagen representa la parte más densa de la atmósfera. Aunque nuestra atmósfera tiene un espesor de varias centenas de kilómetros, cerca del 99 % de su masa gaseosa se encuentra dentro de los primeros 30 km cercanos a la superficie terrestre. 2
- 4. La tabla muestra que el nitrógeno representa cerca del 78 % y el oxígeno, el 21 % del volumen total de la atmósfera cerca de la superficie terrestre. En la atmósfera existe un balance entre la salida (destrucción) y entrada (producción) de estos gases. Por ejemplo, el nitrógeno es removido de la atmósfera principalmente por procesos biológicos que involucran las bacterias presentes en los suelos, y retorna a la atmósfera por medio de la degradación de la materia orgánica por la acción de microorganismos. El oxígeno, por su parte, es removido de la atmósfera por la degradación de la materia orgánica y por los procesos de oxidación en los que se combina con otras sustancias. El oxígeno también es consumido en la respiración de los seres vivos, por la que se libera dióxido de carbono. La incorporación de oxígeno a la atmósfera ocurre, en cambio, en los procesos de fotosíntesis. Aunque ambos, el nitrógeno y el oxígeno, son esenciales para la vida humana en el planeta, tienen poco efecto en el clima y en los procesos atmosféricos. Los componentes variables, que suman menos que el 1% de la atmósfera, tienen una influencia mucho mayor en el clima a corto y a largo plazo. Por ejemplo, las variaciones del vapor de 'agua en la atmósfera las conocemos como humedad relativa. El vapor de agua, CO2, CH4, N2O, y SO2 tienen una importante propiedad: absorben el calor emitido por la tierra y por lo tanto calientan la atmósfera, creando lo que llamamos el 'efecto invernadero'. Sin los gases llamados gases de invernadero, la superficie de la tierra sería de aproximadamente 30 grados Celsius más fría, demasiado fría para que exista vida tal como la conocemos. Aunque el efecto invernadero es algunas veces caracterizado como algo negativo, rastros de cantidades de gases como el CO2 calientan nuestra atmósfera lo suficiente como para sostener la vida. El calentamiento global, por otra parte, es un proceso distinto que puede ser causado por el aumento de gases de invernadero en la atmósfera. Existen enormes variaciones en el volumen del vapor de agua según las zonas: cerca de la superficie, en las regiones tropicales, el vapor de agua puede constituir hasta el 4 % de los gases atmosféricos, mientras que en regiones polares representa bastante menos del 1 %. El vapor de agua no sólo es un componente de la atmósfera extremadamente importante por su papel en los procesos de condensación del agua, sino también porque constituye una reserva de calor. El vapor de agua se transforma en agua líquida durante la condensación; en ese proceso se liberan grandes cantidades de energía (calor latente) que constituyen el "motor" de fenómenos meteorológicos, como las tormentas convectivas y los huracanes. Asimismo, como veremos más adelante, cumple un papel importante en el balance de calor del sistema Tierra-atmósfera. A parte de los gases, la atmósfera también contiene materias particulares como el polvo, ceniza volcánica, lluvia, y nieve. Estos son, por supuesto, altamente 3
- 5. variables y son generalmente menos persistentes que las concentraciones de gas, pero pueden permanecer a veces en la atmósfera durante relativamente largos períodos de tiempo. Ceniza volcánica de la erupción de 1991 del Monte Pinatubo en las Filipinas, por ejemplo, oscureció los cielos del globo durante más de un año. El dióxido de carbono, un componente natural de la atmósfera, ocupa alrededor del 0,036 % del volumen del aire, lo que es un pequeño pero importante porcentaje. Entra a la atmósfera sobre todo por la degradación de la materia vegetal, pero también lo hace por las erupciones volcánicas, la respiración de los seres vivos y, como veremos más adelante, por actividades humanas, como el uso de combustibles y la deforestación. El dióxido de carbono es removido de la atmósfera por los procesos de fotosíntesis. Los océanos actúan como reservorios enormes de dióxido de carbono, debido a que el fitoplancton lo fija en sus células. Este gas, que se disuelve directamente en el agua superficial, se mezcla ―hacia abajo‖ y circula hasta las grandes profundidades. Se estima que los océanos almacenan más de 50 veces el dióxido de carbono presente en la atmósfera. Además del nitrógeno, el oxígeno, el vapor de agua y el dióxido de carbono, que son los gases principales, la atmósfera contiene otros en menor proporción que afectan el clima. Los más importantes son el ozono (O3), el metano (CH4), los óxidos de nitrógeno (NOx) y los clorofluorocarbonos. En la atmósfera también están presentes tanto nubes de agua líquida y de cristales de hielo como impurezas provenientes de fuentes naturales y humanas. Partículas de polvo, suelo y sal marina son incorporadas a ella por acción del viento y cumplen un papel beneficioso al actuar como superficies donde el agua se condensa para formar las gotas de nubes. En cambio, las partículas que se introducen a la atmósfera por acciones humanas constituyen, por su acción contaminante, un riesgo para el sistema Tierra-atmósfera. La atmósfera puede ser dividida en una serie de capas en función de la variación de la temperatura con la altura. En la infografía se muestra cómo varía la temperatura desde la superficie de la Tierra hasta unos 500 km de altura. En la capa más cercana a la superficie, denominada tropósfera, que se extiende en promedio hasta 12 km de altura (con un máximo de aproximadamente 19 km en latitudes ecuatoriales y un mínimo de 9 km sobre los polos), la temperatura disminuye a una tasa promedio de 6,5 °C por kilómetro. En esta capa, que concentra el 80 % de toda la masa de la atmósfera, ocurren los fenómenos meteorológicos más relevantes. En el límite superior de la tropósfera, denominado tropopausa, la temperatura deja de disminuir y está cercana a los -55 °C. 4
- 6. Por encima de la tropósfera se encuentra la estratósfera, que se extiende hasta los 45 km de altura. En ella la temperatura aumenta con la altura hasta un valor cercano a 0 °C en su límite superior, denominado estratopausa. La concentración de masa atmosférica en los niveles superiores de la estratósfera y en las capas por encima de ella es tan baja (99 % de la masa está concentrada por debajo de los 30 km, aproximadamente) que el significado de la temperatura no es el mismo que en el nivel de la superficie del planeta. Por encima de la estratósfera la temperatura disminuye con la altura, definiendo la capa denominada mesósfera, que culmina a unos 80 km de altitud, en la mesopausa, donde la temperatura es del orden de los -90 °C. Por encima de ese nivel, y hasta uno superior no bien definido, la temperatura vuelve a aumentar con la altura y define la capa denominada termósfera. 5.2. Aspectos atmosféricos de la contaminación. La contaminación atmosférica afecta a millones de personas de todo el mundo, especialmente a aquellas que viven en los grandes núcleos urbanos y en áreas fuertemente industrializadas, con denso tráfico de vehículos. Las emanaciones de polvos y gases corrosivos deterioran el medio ambiente dando lugar a olores desagradables, pérdida de visibilidad y daños para la salud humana, para los cultivos y otras formas de vegetación y sobre los materiales de construcción. La contaminación atmosférica apareció primero como una molestia grave pero, posteriormente, se ha convertido en una amenaza para la calidad de la vida, ya que una contaminación excesiva puede poner en peligro la salud y llegar a convertir algunas zonas en lugares no aptos para ser normalmente habitados. Los efectos producidos por la contaminación atmosférica dependen principalmente de la concentración de contaminantes, del tipo de contaminantes presentes, de tiempo de exposición y de las fluctuaciones temporales en las concentraciones de contaminantes, así como de la sensibilidad de los receptores y los sinergismos entre contaminantes. Hay que tener muy en cuenta la graduación del efecto a medida que aumentan la concentración y el tiempo de exposición. Las principales sustancias que el ser humano emite al aire son gases nocivos y partículas sólidas o líquidas: Los gases. Los principales son los óxidos de azufre y los de nitrógeno, el amoníaco, el metano, el CO2, el monóxido de carbono y los CFC (gases persistentes en frigoríficos, aerosoles y aire acondicionado. 5
- 7. Las partículas. Las más nocivas son los humos y las cenizas generados en los combustibles, los aerosoles y nieblas que escapan de ciertas industrias químicas, el polvo de minas o el polen de las plantas… Las contaminaciones acústica y lumínica: La presencia en la atmósfera de ruidos muy fuertes o persistentes se denomina contaminación acústica. También altera a la atmósfera la excesiva luz artificial, sobre todo por la noche; es la denominada contaminación lumínica. 5.2.1. Los efectos de la contaminación. La contaminación atmosférica tiene efectos perjudiciales sobre algunos aspectos del medio ambiente. Algunos ejemplos son: Efectos en el clima. El dióxido de carbono, CO2, no es un contaminante, puesto que forma parte de la atmósfera y participa en los ciclos naturales. Sin embargo, un aumento rápido de su concentración, como el que se está produciendo por la quema del carbón y el petróleo, incrementará el efecto invernadero natural, elevará la temperatura media del planeta, y puede desencadenar un cambio climático con consecuencias imprevisibles. Es muy importante no alterar su concentración natural. Efectos en la biosfera. Algunos gases, como los CFC, reaccionan con el ozono estratosférico y disminuyen su concentración, lo que permite la llegada a la superficie terrestre de más radiaciones ultravioleta, muy nocivas para la vida. Además, hay gases contaminantes, como los óxidos de nitrógeno y los de azufre, que se disuelven en el agua de las nubes y produce ácidos corrosivos que dañan los ecosistemas cuando llueve (lluvia ácida). Efectos en la salud de las personas. Algunos gases contaminantes son tóxicos para las personas y causan la irritación de los ojos y de las vías respiratorias. Las partículas de humo y de polvo también entran en nuestros pulmones y causan daños, a veces, muy serios. Efectos en los materiales. Las partículas de humo y ciertos gases contaminantes, solos o disueltos en el agua de lluvia pueden deteriorar muchos de los materiales con los que fabricamos objetos y edificios. 6
- 8. 5.3. Dispersión de los contaminantes. El nivel de emisión es la cantidad de cada contaminante vertido a la atmósfera en un periodo de tiempo determinado. El nivel de inmisión de un contaminante es el límite máximo tolerable de presencia de éste en la atmósfera, ya sea de forma aislada o bien en asociación con otro. Los factores que influyen en la dinámica de dispersión de contaminantes son las características de las emisiones, las condiciones atmosféricas y la geografía y el relieve. Las características de las emisiones. Este factor viene determinado por la naturaleza del contaminante, su concentración, sus características y la altura del foco emisor. Cuando la temperatura de emisión de un gas es mayor que la del medio, el gas asciende. Las condiciones atmosféricas. La situación de la atmósfera determina el estado y el movimiento de las masas de aire, lo que a su vez, condiciona la estabilidad o inestabilidad atmosférica, que facilitan o dificultan la dispersión de la contaminación. Entre los factores atmosféricos a tener en cuenta destacan: La temperatura del aire y sus variaciones con la altura, que determinan los movimientos de las masas de aire y por tanto las condiciones de estabilidad o inestabilidad atmosféricas. Los vientos relacionados con la dinámica horizontal atmosférica, elementos de gran importancia en la dispersión de contaminantes, en función de sus características: dirección, velocidad y turbulencia. Precipitaciones, que producen un efecto de lavado sobre la atmósfera, al arrastrar parte de los contaminantes al suelo. Insolación, que favorece las reacciones entre los precursores de los oxidantes fotoquímicos, aumentando la concentración de los mismos. 5.3.1. Características geográficas y topográficas La situación geográfica y el relieve tienen una influencia en el origen de brisas, que arrastran los contaminantes o provocan su acumulación. 7
- 9. En las zonas costeras se originan sistemas de brisas que durante el día desplazan los contaminantes hacia el interior, mientras que durante la noche, al invertirse la circulación de las mismas, la contaminación se desplaza hacia el mar. En zonas de valles y laderas se generan las llamadas brisas de valle y montaña. Durante el día las laderas se calientan y se genera una corriente ascendente de aire caliente, mientras que en el fondo del valle se acumula aire frío y se origina una situación de inversión que impedirá la dispersión de los contaminantes. Durante la noche sucede lo contrario. La presencia de masas vegetales disminuye la cantidad de contaminación en el aire, al frenar la velocidad del viento, facilitando la deposición de partículas. La presencia de núcleos urbanos contribuye a disminuir o frenar la velocidad del viento. Además se generan brisas urbanas que establecen una circulación cíclica de las masas de aire, provocadas por el calor y la capa de contaminantes, que existen en el interior de la ciudad. Se forma el efecto denominado isla de calor, y como consecuencia de la mencionada circulación de vientos se produce la típica formación denominada cúpula de contaminantes sobre la ciudad. 5.3.2. Efectos de la contaminación del aire. Efectos locales. Formación de smog Estas nieblas o smogs provocan una elevada pérdida de calidad de aire y graves alteraciones en la salud humana. Existen dos tipos de smog: clásico o ―puré de guisantes‖ y fotoquímico. El smog clásico es típico de ciudades con alto contenido en SO2 en el aire, partículas y situaciones anticiclónicas. Produce alteraciones bronquiales y toses. El smog fotoquímico tiene su origen en la presencia en la atmósfera de oxidantes fotoquímicos que emanan de las reacciones de óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y oxígeno con la energía proveniente de la radiación solar proveniente de la radiación solar ultravioleta. Este proceso se ve favorecido por situaciones anticiclónicas, fuerte insolación y vientos débiles que dificultan la dispersión de contaminantes. El smog fotoquímico se caracteriza por la presencia de bruma, formación de O3, irritación ocular y daños en la vegetación. Efectos regionales Los efectos que más preocupan actualmente a nivel regional son el agujero de ozono y la lluvia ácida. 8
- 10. 5.3.3. Agujero de ozono. Entre los años 1977 y 1984 se detectó que la cantidad de ozono presente durante la primavera en la Antártida había disminuido en un 40%. Los científicos denominaron a este fenómeno el agujero de ozono. Las reacciones químicas más relevantes son: Papel de los NOx. Los NOx se producen en grandes cantidades durante las tormentas, muy frecuentes, y dada su enorme altitud, pueden emitirlos hacia la estratosfera. Por otra parte, los NOx liberados por el hombre durante las combustiones no pueden alcanzar la estratosfera, ya que se trata de compuestos sumamente reactivos a nivel de troposfera. Sin embargo, el N2O, liberado junto con los NOx en las combustiones y procedente de la desnitrificación de los suelos agrícolas, es un compuesto poco reactivo que puede ascender hasta la estratosfera, donde se transforma en NOx mediante un proceso de fotólisis. Papel de los compuestos de cloro, como NaCl y HCl, naturales, liberados por el mar y por las erupciones volcánicas, y los artificiales, como los CFC, utilizados como repelentes de aerosoles, disolventes y refrigerantes, por su inocuidad debida a su estabilidad, que alcanzan la estratosfera y rompen el ozono. El ozono del polo sur es mayor que el del polo norte, porque al tratarse de un gran continente, el enfriamiento invernal es intensísimo, debido al asentamiento de un anticiclón que al hacer disminuir la temperatura del aire provoca la formación de nubes de hielo en la estratosfera, denominadas nubes estratosféricas polares (NEP), a altitudes superiores a las habituales, para lo cual se necesitan condiciones atmosféricas que sólo se dan en la Antártida. Las NEP deben desarrollarse sobre núcleos de condensación, papel desempeñado por los NO2, que al reaccionar con el agua se transforman en HNO3, y al precipitar caen junto con la nieve. Al estar desnitrificada la estratosfera, cuando llega la primavera austral, el cloro libre comienza a destruir masivamente el ozono. La falta de ozono es realimentada positivamente de la siguiente manera: al no haber absorción de luz UV ni calentamiento de la estratosfera, ésta es más fría y forma nubes de hielo más numerosas que producen una mayor desnitrificación y destrucción del ozono. Otro factor que contribuye al incremento del agujero de ozono en el polo sur es la permanencia del vórtice polar durante gran parte del año impide la afluencia del aire rico en ozono procedente de las zonas ecuatoriales. 9
- 11. 5.3.4. Lluvia ácida. Los contaminantes pueden retornar a la superficie terrestre en lugares cercanos a los focos de emisión o bien en zonas alejadas, originando en este segundo caso el fenómeno conocido como contaminación transfronteriza como la lluvia ácida. Este nombre hace referencia al retorno a la Tierra de los óxidos de S y N descargados a la atmósfera en forma de ácidos disueltos en las gotas de lluvia, pero también en forma de nevadas, nieblas y rocíos. El fenómeno de la lluvia ácida comienza cuando el azufre y el nitrógeno presentes en los combustibles fósiles son liberados a la atmósfera mediante procesos de combustión, como SO2 y NO3, que son transportados, reaccionan, precipitan y se depositan, retornando a la superficie de la Tierra de dos modos distintos: Deposición seca: en forma gaseosa o como aerosoles, cerca de las fuentes de emisión. Deposición húmeda: la mayor parte de los SO2 y NOx que permanecen en la atmósfera sufren un proceso de oxidación en el que se forma ácido sulfúrico y ácido nítrico que se disuelven en las gotas de agua que forman las nubes, pudiendo ser transportados por el viento a cientos de kilómetros del foco emisor, retornando al suelo por medio de las precipitaciones. La intensidad de la lluvia ácida depende de la velocidad de las reacciones químicas que la originan, la presencia de humedad en la atmósfera y la dinámica de la atmósfera. Los efectos de la lluvia ácida se manifiestan en la corrosión de metales y descomposición de materiales de construcción, la destrucción de ecosistemas naturales por alteración de suelo o aguas, la destrucción de masas forestales y la desaparición de especies animales en ecosistemas acuáticos. Tipo de Salud Vegetación Materiales contaminante Erosión por Obstrucción Irritación de abrasión en de los estomas. las membranas edificios. Partículas internas en las vías Necrosis y respiratorias. Deposición caída de hojas. sobre edificios. Compuestos El SO2 El SO2 en la El SO2 de azufre: SO2, produce pérdida de caliza provoca su produce irritación SO3, H2S color en las hojas demolición. En el en las mucosas y (clorosis) y papel causa su 10
- 12. en los ojos. necrosis. amarilleo y en el cuero pérdida de El H2S flexibilidad y produce malos y resistencia. En los tóxicos olores metales provoca corrosión. Producen Compuestos irritación en las orgánicos: mucosas. Hidrocarburos: Dioxinas y COV, PCB furanos poseen efectos Dioxinas y cancerígenos y furanos mutagénicos El NO2 produce enfermedades de El NO2 las vías El NO2 Óxido de anula el crecimiento respiratorias, produce pérdida de nitrógeno: NO2, de algunos agravamiento de color en los tejidos NO, N2O vegetales (tomates, procesos de la ropa. judías, etc.). asmáticos. Es tóxico para algunas especies. El CO es Óxidos de tóxico, interfiere en carbono: el transporte de oxígeno a las CO2 - CO células. El cloro es El HF se tóxico y provoca acumula en la irritación en las Compuestos hierba, pasando al mucosas. halogenados: Cl2, resto de las HCl, HF, CFC cadenas tróficas. El HF se acumula en los El HF huesos. provoca pérdida de 11
- 13. color en las hojas. Por su alta capacidad oxidante, El O3 y los Producen Oxidantes provoca irritaciones PAN producen desintegración del fotoquímicos: en nariz y garganta; manchas blancas caucho y corrosión Ozono asimismo produce en la vegetación, de metales. fatiga y falta de punteaduras. coordinación Indicadores biológicos de contaminación. Se basan en el análisis de la sensibilidad que presentan algunas especies de seres vivos a ciertos contaminantes gaseosos atmosféricos, cuyos efectos permiten identificar su presencia y vigilar la evolución de la contaminación atmosférica. Entre los contaminantes más comúnmente detectados mediante indicadores biológicos tenemos HF, SO2, oxidantes fotoquímicos, metales pesados e isótopos radiactivos. Entre las especies empleadas destacan los líquenes. 12
- 14. 5.4. Parámetros básicos para modelación. El alcance de este documento es presentar las características básicas de los modelos de dispersión de contaminantes, que hasta la fecha han sido utilizados por diversos organismos internacionales relacionados con el control de la contaminación atmosférica. El documento se integra de dos subtemas principales: modelos de dispersión en la atmósfera y modelos de dispersión en interiores. El primero de ellos es tratado ampliamente y el segundo sólo en forma breve. Varios incisos de los subtemas incluyen ejercicios de ejemplo, además de incluir referencias que profundizan en el tema tratado. Se sugiere que en el caso de requerir la aplicación especifica de un modelo, se debe consultar a un experto, ya que la utilización de cuales quiera de estos procedimientos de pronóstico, precisa el conocimiento de muchas variables que no son cubiertas en este documento, dada la corta extensión del mismo. 5.5. Modelos de fuentes de emisión. Un modelo de dispersión, es una representación matemática de los procesos de trasporte y difusión que se presentan en la atmósfera (Figura 1), es por eso que también se les conoce como modelos de simulación 0 de pronóstico. Aún a la fecha, se tiene un conocimiento incompleto de todos los procesos físicos y químicos involucrados en el transporte, dispersión, transformación y deposición de los contaminantes. Esto es debido a que la turbulencia atmosférica está en función de un gran número de factores de estabilidad, los cuales no pueden ser cubiertos en su totalidad por los modelos, aun para los más desarrollados. 13
- 15. Los modelos de dispersión proporcionan un medio para pronosticar a que grado afectarían, ciertos contaminantes atmosféricos emitidos por una fuente o un grupo de fuentes, a la calidad del aire a diferentes distancias de la fuente. Los modelos de simulación pueden ser utilizados con diversos objetivos: entre ellos destacan: el desarrollo de estrategias de control: en la evaluación del impacto ambiental: en el análisis de tendencias de calidad del aire: en la selección del sitio apropiado para ubicar estaciones de monitoreo; estudios de diseño de chimeneas, etc. Los modelos aplicables a cada uno de los casos ejemplificados pueden variar en complejidad, en la cantidad de datos de alimentación requeridos y en la forma de llegar a los resultados. La capacidad para pronosticar la calidad del aire utilizando modelos matemáticos, involucra un buen número de suposiciones sobre los mecanismos de dispersión de los contaminantes, dando como resultado que a pesar de incluir muchas posibles variables contribuyentes, el resultado tiene una confiabilidad dada. En la década de los 70's, el manejo de los modelos de dispersión, involucraba por lo general, el uso de soluciones estándar, que permitían obtener concentraciones relativas para diferentes condiciones de mezclado atmosférico y de distancia de la fuente emisora. Sin embargo, el desarrollo y uso generalizado de las 14
- 16. computadoras personales en los 30‗s, permite actualmente utilizar modelos de dispersión más versátiles y más exactos, que anteriormente resultaban difíciles de aplicar por los requerimientos de tiempo y esfuerzo que eran necesarios para su solución. Una planta termoeléctrica, que se considera como una fuente importante de SO2 y partículas, va a ser modificada con la adición de otra unidad y de otra chimenea. Bajo los requerimientos de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente {México), se debe realizar un análisis de los posibles efectos resultantes, en la calidad del aire, por efecto de la adición de la nueva unidad y la meteorología del sitio. Se estima que con esta modificación, la termoeléctrica emitirá 120 toneladas al año de SO2 adicionales a las ya emitidas. Para evaluar el futuro impacto se utiliza un modelo de dispersión y el resultado indicara las zonas que, por frecuencia meteorológica serán afectadas. De esta forma se podrán desarrollar estrategias de control (para prevenir eventos de concentraciones elevadas}; evaluar el impacto ambiental (detectar cuál será el posible efecto en la vegetación del área afectada] y proyectar futuras tendencias en la calidad del aire. Si el modelo pronostica un impacto negativo, probablemente sea suspendida esa ampliación o sea requerido algún tipo de control para obtener el permiso de construcción. 5.5.1. Datos de alimentación al modelo (input) [1,2,3) Los datos de entrada requeridos para aplicar un modelo de calidad del aire son agrupados en tres tipos: • Características de emisión de la fuente, • Características del sitio donde será aplicado el modelo, • Meteorología del sitio. De entre las características de las fuentes de emisión se incluyen: la fuerza y la variabilidad en el tiempo de la emisión, sus características fisicoquímicas, el tipo de emisión, su potencial para reaccionar químicamente en el aire con otros compuestos químicos, su potencia para depositarse en la superficie y su capacidad para ser eliminadas de la atmósfera. Las características del sitio: se refieren a los efectos que el terreno (fisiografía) podría presentar sobre la dispersión de los contaminantes y la ubicación espacial de los receptores localizados viento abajo de las fuentes de emisión. 15
- 17. Los factores meteorológicos incluyen, todos aquellos parámetros que definen el transporte y dispersión de la masa de contaminantes emitidos, a escala micro, meso y macro meteorológicas. 5.5.2. Datos resultantes del modelo (output) (1,2,3) Los datos resultantes al aplicar un modelo, consisten de concentraciones de contaminantes atmosféricos para períodos de tiempo promedio prestablecidos y para un marco espacial específico. La exactitud, de detalle, de los factores tiempo y espacio, esta en función de las 'características del tiempo escogido y de la aplicación del mismo. Por ejemplo, la obtención de promedios anuales de concentraciones de SO2 en áreas urbanas, —apl1cando cierto modelo, es suficiente para determinar las tendencias a largo plazo en la calidad del aire: sin embargo, sí se requiere evaluar el efecto que a corto plazo ocasionaría la instalación de una nueva termoeléctrica, se necesitan obtener como resultado distribuciones espaciales de 8Cğ y tiempos específicos muy detallados. 5.5.3. Clases de los modelos matemáticos (1,2,3) Los modelos matemáticos de dispersión de contaminantes en la atmósfera forman tres clases importantes: 1) empíricos, 2) semiempirícos y 3) numéricos. Los modelos actuales van desde empíricos muy sencillos hasta modelos numéricos muy Complejos. Los modelos empíricos se basan en análisis estadísticos de datos obtenidos de calidad del aire, datos de fuentes de emisión y datos meteorológicos registrados para una localidad específica. Los modelos numéricos son obtenidos a partir de las características químicas y físicas, relacionadas con los fenómenos de transporte, difusión, transformación y remoción de los contaminantes. Los modelos empíricos requieren de una gran cantidad de datos meteorológicos y de una buena base de datos de emisión, y son calificados en base a un análisis de pruebas estadísticas estándar (como coeficientes de Correlación, etc.). Desafortunadamente sólo pueden ser aplicados en las localidades que dieron origen a esas bases de datos, y únicamente un estudio profundo de los criterios de elaboración de estos modelos puede lograr su extrapolación a otros sitios. Sin embargo, los modelos semiempíricos, que son una conjugación de las dos primeras clases; son los más utilizados actualmente, tanto por su facilidad de aplicación como por el tiempo requerido para su solución: estos modelos son del tipo gausíano. Se les llama semíempíricos porque tienen principios científicos (como lo es el seguir el principio de conservación de masa}; pero, se apoyan en parámetros 16
- 18. definidos y obtenidos empíricamente {tales como los coeficientes de dispersión de los contaminantes). Los modelos numéricos requieren de información científica experimental muy extensa y su desventaja radica en que sólo pueden ser resueltos con computadoras de gran capacidad. 5.5.4. Consideraciones y limitaciones de los modelos (1,2,3) Los modelos de pronóstico de calidad del aire describen matemáticamente el comportamiento de gases y partículas en la atmósfera. Sin embargo, el contaminante puede sufrir transformaciones físicas, químicas, c ambas. De esta forma los modelos de dispersión pueden estar desarrollados para considerar diversos tipos de mecanismos de transformación. Los modelos pueden ser para contaminantes no reactivos y reactivos, y pueden además considerar transformaciones de gas a partículas, procesos de gas depositado en partículas de gas a partículas, procesos de gas depositado en partículas y procesos de partícula a partícula. Los modelos para no reactivos, son los más comunes y menos complejos; estos modelos se han utilizado con buenos resultados para determinar el comportamiento de gases como el monóxido de carbono y partículas que se comportan como gases (partículas menores a 20 micrómetros de- diámetro). Se han utilizado estos modelos para bióxido de azufre, con ciertas restricciones, ya que el SO2 presenta algunas propiedades de reacción bajo ciertas condiciones ambientales especiales, aunque por su vida media en la atmósfera de 6,4 días, es posible considerarlo como no reactivo (tiempo de residencia]. Los modelos para reactivos han sido desarrollados para determinar la formación de depósitos de sulfatos, a partir de SO2 (bajo condiciones especiales de humedad y temperatura de gases) o para modelar la formación y concentración de oxidantes, a partir de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno, ambas emisiones provenientes de fuentes móviles y estacionarias. Se debe tener un cuidado muy especial en la aplicación adecuada de los modelos a un contaminante de interés, una mala selección del modelo, daría como resultado una errónea interpretación. Otra limitación es el alcance espacial cubierto por los modelos. Existen varias clasificaciones de alcance geográfico de los modelos: en una de ellas se ha establecido lo siguiente: 17
- 19. - Escala loca). Para un sitio específico [de 1 a 20 km). • Escala regional (de 20 a 1 000 km). • Escala semícontínental (de 1 000 a 50 000 km). • Escala global (desde un rango hemisférico a mundial). 5.6. Reacciones fotoquímicas atmosféricas. Las reacciones fotoquímicas, inducidas por la intensa radiación solar, desempeñan un papel muy importante para determinar la naturaleza y el destino final de las especies químicas en la atmosfera. El dióxido de nitrógeno, NO2, es la especie más fotoquímicamente activa que se encuentra en la atmosfera contaminada, participante esencial en el proceso de la formación del smog. Una especie como el NO2 puede adsorber una energía hv, produciendo una molécula electrónicamente excitada (la cual se representa con un asterisco *) Estas moléculas son una de las tres especies relativamente reactivas e inestables que se encuentran en la atmosfera y tienen una gran participación en los procesos químicos atmosféricos. Las reacciones fotoquímicas que ocurren en la atmosfera son los siguientes: * Disociación. * Reacción Directa. 18
- 20. * Luminiscencia. * Transferencia de energía intermolecular * Isomerización espontanea * Fotoionización. * Reacciones atmosféricas acido – básicas. * Reacciones del oxigeno atmosféricos. * Reacciones del nitrógeno atmosférico. * Dióxido de carbono atmosférico. * Agua atmosférica (explique la estratificación atmosférica). Disociación: de una molécula excitada es el proceso responsable del predominio del oxigeno atómico en la atmosfera superior. Ejemplo: O2*-----> O + O Es un proceso general en el cual complejos, moléculas o sales se separan en moléculas más pequeñas, iones o radicales, usualmente de manera reversible. Disociación es lo opuesto de la asociación, síntesis o a la recombinación. De manera reversible. Disociación es lo opuesto de la asociación, síntesis o a la recombinación. Cuando un ácido de Bronsted-Lowry se pone en el agua, un enlace covalente entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno se rompe por la fisión heterolítica, lo que da un protón y un ion negativo. El grado de disociación, α, se define como el cociente entre la cantidad de sustancia disociada, respecto de la cantidad de sustancia inicial o total. Estas cantidades de sustancia se miden en moles, o en cualquier magnitud proporcional a los moles: masa, volumen de gas, medidos en iguales condiciones. Suele darse en forma de porcentaje o de tanto por ciento: Reacción directa: la reacción directa es el paso de los reactivos a productos. Cuando más productos haya es más probable que se produzca la reacción inversa, que es una reacción en la que a partir de los productos se obtienen de 19
- 21. nuevo los reactivos. En una ecuación química la existencia simultánea de reactivos y productos se representa con una doble flecha entre reactivos y productos: aA+bB →← cC+dD Reacción directa con otra especie Ejemplo: O2* + O3 -----> 2 O2 + O Luminiscencia: consiste en la pérdida de energía por emisión de radiación electromagnética. Ejemplo: NO2* -----> NO2 + hv Si la re-emisión de luz es casi instantánea, la luminiscencia se llama fluorescencia y si se retarda significativamente, el fenómeno de denomina fosforescencia. Se dice que ocurre quimioluminiscencia cuando la especie excitada se forma por un proceso químico. Ejemplo: O3 + NO -----> NO2* + O2 (mas alta energía) Transferencia de energía intermolecular: es cuando una especie excitada transfiere energía a otra especie, la cual queda excitada. Ejemplo: O2* + Na -----> O2 + Na* La reacción propiciada por esta segunda especie se denomina reacción fotosensibilizada. Isomerización espontanea: como la conversión del o-nitrobenzaldehido al acido o-nitrosobenzoico, una reacción usada en los actinómetros químicos para medir la intensidad de una radiación electromagnética: Ejemplo: 20
- 22. Fotoionización: la fotoionización es el proceso mediante el cual el impacto de un fotón sobre un átomo, ion o molécula provoca el desprendimiento de un electrón, llamado fotoelectrón. La fotoionización a través de la pérdida de un electrón. Ejemplo: En las capas más altas tiene lugar principalmente fotoionización consumiendo los fotones más energéticos. A medida que profundizamos adquiere más importancia la fotodisociación, porque disminuye la proporción de fotones ionizantes. A más profundidad la fotodisociación pierde también importancia y comenzarán las reacciones de recombinación de los productos de las reacciones anteriores: * O2 + O = O3* * O3* = O2 + O (1) * O3* = O3 + energía (2) Para que la reacción (2) tenga lugar, es necesario que la molécula de ozono excitada pierda el exceso de energía por colisión con otra molécula. Esto será tanto más probable cuanto más profundo en la atmósfera tenga lugar (hay más moléculas). Aunque a mucha profundidad no hay oxígeno atómico y no se puede formar ozono. La reacción de destrucción del ozono catalizada por cloro sigue el siguiente esquema: * Cl + O3 = ClO + O2 * ClO + O = 2 O2 cuyo resultado es: O3 + O = 2O2 El Cl es el resultado de la fotodisociación de compuestos clorofluorcarbonados. En la troposfera la reacción por excelencia es la oxidación. Desde el punto de vista medioambiental las oxidaciones más destacables son las de NOx y SO2 (Productos del uso de combustibles fósiles) para dar HNO3 y H2SO4 responsable de la lluvia ácida. Reacciones del oxigeno atmosférico: Debido a la atmosfera sumamente enrarecida y a los efectos de la radiación ionizante, el oxigeno elemental en la atmosfera superior existe en gran medida en formas distintas al O2 diatónico. Además de O2, la atmosfera superior contiene 21
- 23. átomos de oxigeno, O; moléculas de oxigeno excitadas, O2* y ozono O3. El oxigeno atómico, O, es estable principalmente en la termosfera, donde la atmosfera esta tan enrarecida que raramente ocurren las colisiones de cuerpos que involucran un tercer cuerpo, absorbente de energía y necesario para la reacción química del oxigeno atómico. En las regiones superiores de la atmosfera, el oxigeno atómico se produce gracias a una reacción fotoquímica: Ejemplo: O2 + hv -----> O + O Los átomos de oxigeno pueden existir en la atmosfera en el estado fundamental (O) y en estados excitados (O*). También se generan átomos de oxigeno, por medio de las reacciones químicas muy enérgicas como: Ejemplo: O + O + O -----> O2 + O* El oxigeno atómico emite luz visible a longitudes de onda de 636 nm, 630 nm y 558 nm, lo cual es la causa de la luminiscencia del aire o resplandor celeste, que es una radiación electromagnética muy débil, predominantemente infrarroja, emitida continuamente por la atmosfera terrestre. Reacciones del Nitrógeno atmosférico: A diferencia del oxigeno, que está casi completamente disociado a la forma monoatómica en las regiones más altas de la termosfera, el nitrógeno molecular no se disocia tan fácilmente por la radiación ultravioleta. Sin embargo, a altitudes que exceden aproximadamente 100 km, se produce nitrógeno atómico por reacciones fotoquímicas: Ejemplo: N2 + hv -----> N + N Varias reacciones de las especies iónicas en la ionosfera pueden generar también átomos de N. El ion se genera por fotoionización en la atmosfera Ejemplo: Pudiendo reaccionar para formar otros iones. El ion NO+ es una de las especies iónicas predominantes en la llamada región E de la iosfera. 22
- 24. Los óxidos de nitrógeno contaminantes, particularmente el NO2, son especies importantes involucradas en la contaminación del aire y en la formación del smog fotoquimico. Por ejemplo, el NO2 se disocia fotoquimicamente con rapidez a NO y oxigeno atómico reactivo: Ejemplo: NO2 + hv -----> NO + O Esta reacción es el proceso fotoquímico primario más importante involucrado en la formación del smog. Reacciones atmosféricas acido-básicas: Las reacciones ácido-básicas ocurren entre especies ácidas y básicas en la atmosfera. Normalmente la atmosfera es ligeramente acida, debido a la presencia de un nivel bajo de dióxido de carbono, que se disuelve en las gotas de agua en la atmosfera y se disocia ligeramente. Ejemplo 1: Agua CO₂ (g) -----> CO₂ (aq) CO₂ (aq) + H₂O -----> H⁺ + HCO₃⁻ y El dióxido de azufre atmosférico forma un acido un tanto más fuerte cuando se disuelve en el agua. Ejemplo 2: SO₂ (g) + H₂O -----> H⁺ + HSO₃⁻ En términos de contaminación, sin embargo, los ácidos más fuertes HNO₃ y H₂SO₄ formados por la oxidación atmosférica de óxidos nitrosos, SO₂, y H₂S son mucho más importantes ya que estos lideran en la formación de las tan perjudiciales lluvias ácidas. Como se refleja en el PH general de la lluvia ácida, especies básicas son relativamente menos comunes en la atmosfera. Partículas de oxido de calcio, 23
- 25. hidróxido, y carbonatos, pueden entrar en la atmosfera desde cenizas y rocas, y pueden reaccionar con ácidos, como se muestra en la siguiente reacción. Ejemplo 3: Ca (OH)₂ (s) + H₂SO₄ (aq) -----> CaSO₄ (s) + 2H₂O Las especie básica mas importante en la atmosfera es el fase-gas amoniaco NH₃. La mayor fuente de amoniaco atmosférico proviene de la biodegradación de materia que contiene nitrógeno biológico y de la reducción bacteriana de nitratos. Agua atmosférica (explique la estratificación atmosférica): El Agua Atmosférica: es el agua que se encuentra en la atmósfera debido a la acción de los rayos solares que la evaporan de los océanos, lagos, ríos y suelo y que comúnmente es denominada humedad atmosférica. Puede encontrarse condensada, como es el caso de la neblina y las nubes, o en forma de precipitaciones, como la garúa, la lluvia, el granizo, etc. Estratificación atmosférica describe la estructura de la atmósfera, dividiéndolo en distintas capas, cada una con características específicas tales como la temperatura o la composición. La atmosfera se estratifica en función de la relación temperatura/densidad resultante de la interacción entre procesos físicos y fotoquímicas (inducidas por la luz de fenómenos químicos) en el aire. Dióxido de carbono atmosférico: Uno de los impactos que el uso de combustibles fósiles ha producido sobre el medio ambiente terrestre ha sido el aumento de la concentración de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera. El dióxido de carbono atmosférico tiende a impedir que la radiación de onda larga escape al espacio exterior; dado que se produce más calor y puede escapar menos, la temperatura global de la Tierra aumenta. Un calentamiento global significativo de la atmósfera tendría graves efectos sobre el medio ambiente. Aceleraría la fusión de los casquetes polares, haría subir el nivel de los mares, cambiaría el clima regional y globalmente, alteraría la vegetación natural y afectaría a las cosechas. Estos cambios, a su vez, tendrían un enorme impacto sobre la civilización humana 24
- 26. 5.7. Control de partículas. Las partículas en suspensión (total de partículas suspendidas: TPS) o material particulado consisten en acumulación de diminutas piezas de sólidos o de gotitas de líquidos en la atmósfera ambiental, generada a partir de alguna actividad antropogénica (causada por «el hombre») o natural. Si una corriente de aire es invisible es porque contiene partículas que lo contaminan. Si la masa de aire sobre una ciudad es brumosa, las partículas contenidas en este ámbito causan la bruma. Los contaminantes en partículas no son idénticos física y químicamente, sino más bien están constituidos por una amplia variedad de tamaños, formas y composiciones químicas. Algunos son mucho más nocivos para la salud, las propiedades y la visibilidad. El interés por las partículas atmosféricas se debe a dos causas importantes: Afectación del balance de la radiación terrestre. Efectos nocivos sobre la salud. Las partículas penetran en los pulmones, los bloquean y evitan el paso del aire, lo cual provoca efectos dañinos. Las partículas gruesas empiezan su existencia como materia aún más gruesa, ya que se originan básicamente por desintegración de trozos grandes de materia. Los contaminantes materiales constituyen fuentes de partículas gruesas en el aire. Muchas de las partículas grandes del polvo atmosférico, particularmente en áreas rurales, se originan en el suelo o en rocas. 5.7.1. Composición Consecuentemente su composición elemental es similar a la respectiva de la corteza terrestre: elevados contenidos de aluminio (Al), calcio (Ca), silicio (Si) y oxígeno (O), en sales de aluminosilicatos. En el aire cercano a la superficie de los océanos, los contenidos de cloruro de sodio (NaCl: sal común) sólido son elevados, ya que el aerosol marino suministra partículas de NaCl, por evaporación del agua de mar. El polen emitido por las plantas también contiene partículas gruesas, en el rango de 10 a 100 µm (micrómetros). Por dimensiones, la mayor parte de las partículas de cenizas volcánicas son gruesas. La fuente de las partículas gruesas, incluidas las naturales –como las de erupciones volcánicas– y las causadas por actividades humanas –cultivo de la tierra, trituración de canteras, etcétera– proviene de la parte superficial del suelo y de las rocas, que levanta el viento. En muchas regiones las partículas gruesas son 25
- 27. químicamente básicas, lo cual denota que se han originado de carbonato de calcio y de otros minerales de pH básico existente en el suelo. Opuestamente al origen de las partículas gruesas, que resultan principalmente de ruptura de otras más grandes, las finas se generan, primordialmente, por reacciones químicas y de condensación de materias más pequeñas, incluidas moléculas en estado de vapor. El contenido orgánico medio en las partículas finas es, por lo general, mayor que en las grandes. Por ejemplo, la combustión incompleta de combustibles a base de carbono, como el carbón mineral o el vegetal, el petróleo, la gasolina y el diesel, generan muchas partículas pequeñas de hollín, que son principalmente cristales de carbono. En consecuencia, una de las fuentes de las partículas atmosféricas carbonosas, tanto finas como gruesas, son los gases de escape de vehículos, en especial de los que funcionan con diesel. Otro tipo de importantes partículas finas suspendidas en la atmósfera está constituido dominantemente por compuestos inorgánicos de azufre y de nitrógeno. Las especies de azufre se originan del gas dióxido de azufre (o anhídrido sulfuroso: SO2), generado en fuentes naturales (volcanes) y por polución en centrales de energía y en fundiciones. En el transcurso de horas a días, este gas se oxida a ácido sulfúrico (H2SO4) y a sulfatos, en el aire. El H2SO4 se desplaza en el aire no como gas, sino en pequeñas gotas de aerosol, ya que le es propia mucha avidez por las moléculas de agua. 5.8. Control gases y vapores. Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Características de los gases: Se expanden libremente Algunos gases tienen olor y color Se propagan con gran facilidad y rapidez por su naturaleza. Un gas está constituido por moléculas de igual tamaño y masa Un gas no tiene forma ni volumen fijo Tienen una gran energía cinética en sus moléculas. En contraparte un vapor está constituido por gotitas de líquido suspendidas en el aire muchas sustancias líquidas se evaporan a temperatura ambiente, lo que 26
- 28. significa que forman un vapor y permanecen en el aire. Características de un vapor: Los vapores más comunes corresponden a vapores orgánicos Pueden ser inflamables o explosivos Pueden irritar los ojos y la piel Se propagan con gran facilidad y rapidez por su naturaleza Los gases y vapores tienen la propiedad de mezclas íntimamente con el aire y no volver a separar espontáneamente. Aunque algunos de ellos son bastante livianos o más pesados que el aire, la diferencia de densidad no produce generalmente una estratificación. Los vapores y gases asfixiantes se dividen en dos grupos: 1.- Asfixiantes Primarios: Son aquellos que actúan principalmente por déficit de oxigeno, es decir, diluyendo el aire hasta que la presión parcial del oxigeno es insuficiente para provocar el intercambio entre el hidróxido de carbono y el oxigeno. 2.- Asfixiantes Secundarios: No actúan por deficiencia de oxigeno sino por bloqueo o interferencia del proceso fisiológico de la respiración, puede significar un accidente serio, y a menudo la muerte. Entre los más importantes tenemos el monóxido de carbono, el ácido clorhídrico y la arcina un gas muy tóxico. 5.9. Control de olores. La emisión de olores ofensivos puede generarse a partir de determinados procesos industriales, pero también en instalaciones de tratamiento de efluentes, tanto industriales como municipales. En algún caso, la construcción de una planta de tratamiento de efluentes, cuya finalidad es solucionar un grave problema de polución, puede acarrear la generación de un nuevo impacto ambiental: la emisión de olores desagradables. En algunos casos esta situación repercute con más fuerza en la comunidad que la falta de tratamiento de los efluentes. Actualmente debido a los cambios en la legislación ambiental, particularmente a la obligación de establecer planes de gestión ambiental y contar con instrumentos 27
- 29. legales, así como por la presión de la comunidad con respecto a la percepción de olores ofensivos o molestos, se ha movilizado tanto a las empresas como a las autoridades sanitarias y de control en la búsqueda de soluciones eficientes de reducción de olores y a la vez económicamente viables. Los residuos gaseosos han sido tradicionalmente tratados por métodos físico- químicos, tales como: adsorción, lavado, condensación y procesos de oxidación. Estas técnicas presentan ciertos inconvenientes, tales como transferencia del contaminante a otra fase del sistema (sólido/líquido), altos costos de construcción y mantenimiento, consumos importantes de energía y reactivos químicos. En este sentido el tratamiento biológico representa una alternativa de tratamiento, que si bien ha sido esporádicamente utilizada desde 1920, no ha logrado aún establecerse como una tecnología totalmente adoptada. Estos tratamientos biológicos emplean una gran variedad de microorganismos ya sean indígenas existentes en el propio relleno o inoculados con residuos contaminados o con cultivos mixtos o puros. La flora bacteriana lleva a cabo la degradación de las sustancias contaminantes producidas por las fuentes emisoras, normalmente mediante procesos oxidativos. Si bien prácticamente todas las sustancias causantes de los olores son biodegradables, al momento de elegir un tratamiento biológico, lo importante es estudiar si la velocidad de degradación de las sustancias contaminantes es lo suficientemente elevada como para que el proceso resulte verdaderamente eficiente y económicamente viable. Los tres diseños más importantes de estos dispositivos han sido ―Biofiltros‖, ―Biolavadores‖ y ―Biotrickling‖; ellos difieren entre sí en la presencia o no de soporte y de una fase móvil. 5.10. Normas ambientales para la protección de la contaminación de la atmosfera. Normas Oficiales Mexicanas Normas para evaluar la calidad del aire como medida de protección a la salud de la población. Norma Oficial Mexicana NOM-020-SSA1-1993(112K). Salud Ambiental. Criterios para evaluar la calidad del aire ambiente con respecto al ozono (O3) Norma Oficial Mexicana NOM-021-SSA1-1993(13K). Salud Ambiental. Criterios para evaluar la calidad del aire ambiente con respecto al monóxido de carbono (CO) 28
- 30. Norma Oficial Mexicana NOM-022-SSA1-2010(56K). Salud Ambiental. Criterios para evaluar la calidad del aire ambiente con respecto al bióxido de azufre (SO2) Norma Oficial Mexicana NOM-023-SSA1-1993(13K). Salud Ambiental. Criterios para evaluar la calidad del aire ambiente con respecto al bióxido de nitrógeno Normas que establecen los métodos de medición para determinar la concentración del contaminante. NORMA Oficial Mexicana NOM-034-SEMARNAT-1993 (108K), que establece los métodos de medición para determinar la concentración de monóxido de carbono en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición. NORMA Oficial MexicanaNOM-035-SEMARNAT-1993 (161K), que establece los métodos de medición para determinar la concentración de partículas suspendidas totales en el aire ambiente y el procedimiento para la calibración de los equipos de medición. NORMA Oficial Mexicana NOM-036-SEMARNAT-1993 (165K), que establece los métodos de medición para determinar la concentración de ozono en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición. NORMA Oficial Mexicana NOM-037-SEMARNAT-1993 (150k), que establece los métodos de medición para determinar la concentración de bióxido de nitrógeno en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición. NORMA Oficial Mexicana NOM-038-SEMARNAT-1993 (182K), que establece los métodos de medición para determinar la concentración de bióxido de azufre en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición. Reciente Modificación: 26 de septiembre de 2005 Modificación de la NORMA Oficial Mexicana NOM-025-SSA1-1993, Salud ambiental. 29