Prevención y Control de la Contaminación del Aire: Unidad 2 - Parte 2

PREVENCIÓN Y CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE

Unidad 2 - Parte 2

Contaminantes del aire

Monitoreo

Normas de calidad del aire

Índices de calidad del aire

CONTAMINACIÓN DEL AIRE

Presencia en la atmósfera de uno o más compuestos en concentraciones lo suficientemente elevadas sobre su nivel ambiental normal y cuyo tiempo de permanencia tiendan a causar un efecto nocivo o representen un riesgo para el hombre, los animales, la vegetación o los materiales.

Fuentes

Naturales

Aquellas en las que no interviene la mano del hombre: Erupción volcánica, incendios forestales, tolvaneras

Antropogénicas

Aquellas causadas por las actividades humanas. Pueden ser móviles y fijas.

Fuentes principales de contaminación del aire

Combustión de combustibles fósiles (vehículos, generación de calor y electricidad, ...)

Procesos de trituración y molienda

Procesos de fabricación que usen ácido sulfúrico

Procesos que emplean o fabrican ácido nítrico

Procesamiento de minerales

Fabricación de cemento

Fundición de metales

CLASIFICACIÓN DE LOS CONTAMINANTES DEL AIRE

Por su origen

Contaminantes primarios: Son los emitidos directamente por las fuentes.

Contaminantes secundarios: Se forman en la atmósfera por reacciones químicas entre los contaminantes primarios y las especies químicas presentes en la atmósfera.

Por su estado físico

Gases: Se comportan de forma semejante que el aire (una vez emitidos a la atmósfera no tienden a depositarse). Ej: CO, SO2, NO2, O3

Partículas: Generalmente las de mayor tamaño tienden a depositarse. Ej: polvo, cenizas, sulfatos, Pb, óxidos de Fe, nieblas de ácido sulfúrico.

Principales contaminantes

Partículas

CO

NOx

SOx

COVs e HC

Oxidantes fotoquímicos (O3)

PARTÍCULAS

Término usado para describir la materia sólida y líquida, dispersada y arrastrada por el aire

0.0002 μm (2 Å) < Tamaño < 500 μm

Ejemplo de contaminantes del aire en forma de partículas:

Polvo levantado por el viento

Óxidos de Pb y Fe

Sal de los océanos

Cenizas volcánicas y de incendios forestales

Cenizas de procesos de combustión

Polen

Sulfatos

Nieblas de ácidos: sulfúrico, nítrico

Clasificación de las partículas

PST (Partículas Suspendidas Totales)

PM10 (Partículas de tamaño menor o igual a 10 μm)

PM5 (Partículas de tamaño menor o igual a 5 μm)

PM2.5 (Partículas de tamaño menor o igual a 2.5 μm)

PM10 y menores: Sedimentan a velocidades muy lentas. Pueden ser inhaladas y llegar a los alveolos. Fuente principal: quema de combustibles fósiles. Incrementan las reacciones químicas en la atmósfera. Reducen la visibilidad. Reducen la radiación solar. Ensucian los materiales.

CO: Gas incoloro e inodoro. Muy estable (vida media en la atmósfera de 2 a 4 meses). Oxidación incompleta del carbono. Fuentes: Vehículos de motor a gasolina y diesel, combustión de combustibles fósiles, incendios forestales, quema de residuos sólidos.

Óxidos de azufre (SOx)

SO2, SO3: El SO2 es un gas incoloro, no flamable y no explosivo. A concentraciones mayores de 3 ppm tiene un olor irritante. En combinación con partículas y humedad del aire, puede causar efectos muy perjudiciales como la lluvia ácida. Los compuestos de S (SO2, SO3, H2SO4, SO4 2-) pueden ser tanto contaminantes primarios como secundarios. Fuentes: Procesos de combustión, termoeléctricas, fundición de metales, refinación de petróleo, erupción de volcanes.

Óxidos de nitrógeno

Se forman en combustiones a temperaturas superiores a 1000°C. Fuentes: Volcanes en erupción, tempestades eléctricas, caídas de meteoritos, fabricación de explosivos, centrales termoeléctricas, motores de combustión interna (principalmente diesel), plantas que emplean o fabrican ácido nítrico.

Oxidantes fotoquímicos

Ozono, Nitrato de peroxiacetilo (NPA), Nitrato de peroxibenzoilo (NPB). NPA irrita los ojos y es nocivo para las plantas. NPB es 100 veces más irritante que el NPA. Se forman a partir de reacciones entre NOx, HC, COVs y luz solar. Son contaminantes secundarios. Ejemplo: Ozono troposférico.

COVs

HC: C, H. COV: C, H, O, N, S, Cl, F, entre otros. Son sustancias que a temperatura y presión ambiente tienden a evaporarse. Ejemplos: benceno, formaldehído, cloroformo, tolueno, estireno, acetona, CCl4, cloruro de vinilo, clorobenceno. No existe una norma de calidad del aire para los COVs. También se incluyen los compuestos semivolátiles como los PCBs, pesticidas clorados y PAHs. Fuentes principales de emisión de COVs: industria química y artes gráficas, incineradores, elaboración de tintas y pinturas, imprentas, serigrafía, procesos de pintado automotriz, fabricación de resinas y plásticos, preservador, agentes de limpieza, fabricación de alfombras, gasolinas sin plomo.

Compuestos halogenados

Fluoruros (partículas): Fundiciones de Al y acero, fabricación de fertilizantes a base de fosfatos. Se depositan en pastizales y causan problemas en el ganado (fluorosis). Gases acidificantes: SO2, NOx. Estos contaminantes regresan a la superficie directamente en forma de depósito seco o húmedo. Se dispersan, permanecen en el aire durante varios días y son transportados a largas distancias, provocando efectos en zonas muy alejadas de su fuente de emisión. El problema de la acidificación trasciende las fronteras, por lo que es preciso combinar iniciativas nacionales e internacionales para reducir las emisiones de estos gases.

Convenios internacionales

Convenio de Ginebra de 1979 sobre contaminación atmosférica transfronteriza a gran distancia. Protocolo de Gotemburgo de 1999 relativo a la reducción de la acidificación, de la eutrofización y del ozono en la tropósfera. Entrada en vigor en 2005. Objetivo: controlar y reducir las emisiones de SO2, NOx, NH3, COV y PM 2.5 causadas por actividades antropogénicas.

Metales pesados

Definición del término “metal pesado”: elemento químico con peso atómico comprendido entre 63.55 (Cu) y 200.59 (Hg). No todos los metales pesados son especialmente tóxicos en concentraciones normales (algunos de ellos son necesarios para el ser humano). Metales pesados más conocidos por su tendencia a representar serios problemas medioambientales: Hg, Pb, Cd, Tl, Cu, Zn y Cr. En ocasiones se incluye al hablar de contaminación por metales pesados a otros elementos tóxicos ligeros como el Be o el Al, o algún semimetal como el As.

MONITOREO

Tipo de monitoreo

Ambiental (de aire ambiente o atmosférico)

En la fuente (fija o móvil)

Monitoreo ambiental

Todas las metodologías diseñadas para muestrear, analizar y procesar en forma continua las concentraciones de contaminantes presentes en un lugar establecido y durante un tiempo determinado.

Tipo de monitoreo

1. Muestreo

2. Análisis cuantitativo de la muestra

3. Validación y tratamiento de datos

Muestreo

Obtención de una muestra representativa. Generalmente es el punto más difícil.

Análisis

Determinación de la concentración correcta del contaminante de interés. Métodos y técnicas adecuadas (tipo de contaminante y concentración). Equipo y gases patrón calibrado. Procesamiento de datos: validación de datos, obtención de promedios (horario, diario, 8 horas, mensual, anual), parámetros meteorológicos (temperatura, presión).

Monitoreo ambiental

Parámetros meteorológicos y topográficos: influyen en la dispersión de contaminantes. Dirección y velocidad del viento, temperatura, humedad relativa, precipitación pluvial, radiación solar, altitud, tipo de suelo, relieve.

Número y sitios de muestreo

Factores a considerar: tipo y número de fuentes de emisión, factores meteorológicos y topográficos, uso de suelo, disponibilidad de equipo, fácil acceso, seguridad contra vandalismo, libre de obstáculos (árboles, edificios), contar con energía eléctrica segura (preferentemente).

NORMAS QUE ESTABLECEN MÉTODOS DE MEDICIÓN DE CONTAMINANTES EN AIRE AMBIENTE Y PROCEDIMIENTOS DE CALIBRACIÓN DE EQUIPO DE MEDICIÓN

D.O.F. 18 OCTUBRE 1993

O3: NOM-036-SEMARNAT-1993

NO2: NOM-037-SEMARNAT-1993

SO2: NOM-038-SEMARNAT-1993

CO: NOM-034-SEMARNAT-1993

PST: NOM-035-SEMARNAT-1993

Monitoreo ambiental

OZONO

Método de análisis: luminiscencia química

Dióxido de nitrógeno

Método: quimiluminiscencia. La concentración de gases se reporta en ppm o μg/m3.

Dióxido de azufre

Método: Pararrosanilina

CO

Método: absorción IR. La concentración de gases se reporta en ppm o μg/m3.

Equipo de monitoreo automático

PST

Método: Muestreo de alto volumen (Hi-vol), Muestreador de Bajo volumen (Mini-Vol)

Método de análisis para partículas

Contaminante Método de Análisis

Partículas Suspendidas Totales (PST) Gravimétrico

Partículas Menores a 10 micrómetros (PM10) Gravimétrico

Partículas Menores a 2.5 micrómetros (PM2.5) Gravimétrico

Metales pesados: Plomo (Pb), Cadmio (Cd), Cobre (Cu), Fierro (Fe), Vanadio (V), Manganeso (Mn) y Níquel (Ni). Absorción Atómica. Las partículas se reportan en μg/m3.

NORMAS DE CALIDAD DEL AIRE

Contaminantes criterio: Bióxido de azufre (SO2), Bióxido de nitrógeno (NO2), Material Particulado (PST, PM10, PM2.5), Monóxido de carbono (CO), Ozono (O3).

Normas de calidad del aire

Fijan valores máximos permisibles de concentración de contaminantes que no se pueden exceder legalmente durante un periodo específico en una región geográfica determinada. Su propósito es proteger la salud de la población en general y de grupos con mayor susceptibilidad. Fueron publicadas por la Secretaría de Salud en el Diario Oficial de la Federación el 23 de diciembre de 1994. Han sufrido modificaciones en 2001, 2005, 2010 y 2014.

Norma de calidad del aire (Actual)

ÍNDICES DE CALIDAD DEL AIRE

Parámetro fácil de entender para la población. Informar al público de manera precisa.

Historia

1977: Índice Mexicano de la Calidad del Aire “IMEXCA”. 1982: Índice Metropolitano de la Calidad del Aire "IMECA". 1986: el IMECA se empezó a difundir a la población a través de diversos medios.

IMECA

El límite considerado satisfactorio para cada uno de los contaminantes atmosféricos se representa con un valor de 100 puntos IMECA. Corresponde al valor que establecen las normas de calidad del aire para cada uno de los contaminantes. Se utilizan ecuaciones diferentes para cada contaminante.