Niveles de inmisión, métodos de análisis y características de algunos contaminantes atmosféricos


Contenido:

Tabla con niveles de inmisión y métodos de análisis de cada contaminante.

Contaminación

Partículas en suspensión

Monóxido de carbono

Ozono

NOx

SOx

Hidrocarburos

Gases halogenados

 

Métodos de análisis y niveles de inmisión permitidos de los principales contaminantes atmosféricos
Contaminante Método de análisis Niveles de inmisión permitidos
Monóxido de Carbono Absorción IR, Cromatografía de gases (FID) 40 mg/m3 (1 h), 15 mg/m3 (8 h), 34 mg/m3 (1 d) Emergencia 1er grado, 48 mg/m3 (1 d) Emergencia 2º grado, 60 mg/m3 (1 d)  Emergencia total
Hidrocarburos Cromatografía de gases (FID), Absorción IR 280 mg/m3 (30 min), 140 mg/m3 (24 h)
Dióxido de Azúfre(SO2) Absorción IR, Cromatografía de gases (FID) 20 μg/m3 (1 año), 350 μg/m3 (1 h, año 2005) (< 24 ocasiones/año), 125 μg/m3 (24 h, año 2005)(< 3 ocasiones/año)

H2S 100 μg/m3 (30 min), 40 μg/m3 (24 h)

Óxidos de Nitrógeno (NOx) Quimioluminiscencia, Absorción IR 200 μg/m3 (1 h, salud humana) (< 18 ocasiones/año), 40 μg/m3 (1 año, salud humana), 40 μg/m3 (1 año, protección vegetación)
Oxidantes Fotoquímicos Absorción UV (O3) 110 μg/m3 (8 h, salud humana), 200 μg/m3 (1 h, protección vegetación), 65 μg/m3 (24 h, protección vegetación), 180 μg/m3 (1 h)(Información a la población), 240 μg/m3 (1 h, 3 h consecutivas) (Alerta a la población)
Partículas en Suspensión Gravimetría (microbalanza), Filtros 110 μg/m3 (24 h, salud humana), 40 μg/m3 (1 año), 20 μg/m3 (1 año, a partir del año 2010)

 

Métodos de medición y análisis de los contaminantes de aire

Método

Principio

Contaminante

Ionización de llama

Responde en proporción al número de átomos de carbono en la muestra de gas

COV

Absorción infrarroja

La muestra absorbe la radiación en la región infrarroja del espectro; se mide la diferencia en la absorción. Se usan otras regiones del espectro, por ejemplo, UV

Monóxido de carbono

Absorción atómica

La muestra absorbe la radiación; la radiación emitida depende de los átomos presentes.

Plomo

Espectroscopía de fluorescencia

La muestra excitada puede reemitir el exceso de energía excitada

Ozono, NO2

Recolección de partículas

Gravimetría; la masa de material particulado se determinado por el peso

PM10

Espectrofotometría

Se forman soluciones coloreadas mediante la mezcla de los reactivos con los contaminantes

SO2

 

La contaminación del aire es uno de los problemas ambientales más importantes, es causa de la emisión a la atmósfera de materia o energía susceptible de causar efectos nocivos a las personas, sus bienes y/o a los sistemas naturales o que modifique, en medida tal que, cause desequilibrios en la composición natural de la atmósfera. Es en gran parte, el resultado de las actividades del hombre, aunque las emisiones por causas naturales también son elevadas. Las causas que originan esta contaminación son diversas, pero el mayor índice es provocado por las actividades industriales, domésticas, agropecuarias, de transporte entre otras. Uno de los grandes problemas de la contaminación del aire de origen antrópico es que los focos de contaminación están muy concentrados dificultando la dispersión y provocando unos niveles de inmisión en las zonas circundantes a los focos muy elevados a diferencia de la enorme dispersión de los contaminantes naturales.

Origen de los contaminantes atmosféricos

Contaminante

Natural (%)

Antropogénico (%)

Aerosoles

89

11

SOx

57

43

CO

91

9

NO

89

11

Hidrocarburos

85

15

Los contaminantes atmosféricos se clasifican en:

Contaminantes primarios: o emitidos directamente por la fuente, como aerosoles, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, hidrocarburos, monóxido de carbono y otros menos frecuentes como halógenos y sus derivados (Cl2, HF, HCl, haluros,...), arsénico y sus derivados, ciertos componentes orgánicos, metales pesados como Pb, Hg, Cu, Zn, etc.

Contaminantes secundarios: se forman por reacción de los primarios con los componentes naturales de la atmósfera, existiendo una gran familia de sustancias producidas por reacciones fotoquímicas. Comprende al ozono, aldehidos, cetonas, ácidos, peróxido de hidrógeno, nitrato de peroxiacetilo, radicales libres y otras de diverso origen como sulfatos (del SOx) y nitratos (del NOx), etc.

  1. Particulas en suspensión (PM10) 

Partículas sólidas o líquidas dispersas en la atmósfera (su diámetro va de 0.3 a 10um) como polvo, cenizas hollín, partículas metálicas, cemento o polen. La fracción respirable de PST, conocida como PM-10,está constituida por aquellas partículas de diámetro inferior a 10 micras, que tiene la particularidad de penetrar en el aparato respiratorio hasta los alvéolos pulmonares. Proceden de la combustión industrial y domestica del carbón, de los procesos industriales, incendios, erosión eólica y erupciones volcánicas, de las construcciones, demoliciones y otros. Sus principales efectos son:

  • Salud humana: produce irritación en las vías respiratorias. Su acumulación en los pulmones origina enfermedades como la silicosis y la asbestosis. Agravan el asma y las enfermedades cardiovasculares.
  • Materiales: deteriora los materiales de construcción y otras superficies.
  • Vegetación: interfieren en la fotosíntesis.
  • Medio ambiente: disminuyen la visibilidad y provocan la formación de nubes.
  1. Monóxido de carbono (CO)

Es un gas incoloro e inodoro, insípido, no irritante. Se combina con la hemoglobina en la sangre con mayor afinidad que el oxígeno. Obstaculizando los procesos de intercambio de oxígeno. Puede llegar a concentraciones letales. Se produce por combustión incompleta de hidrocarburos y sustancias que contienen carbón, tales como la gasolina, el diesel, etc. Otra fuente importante de formación del monóxido de carbono son los incendios. Los efectos principales son sobre la salud humana y de animales superiores provocando cambios funcionales cardíacos y pulmonares, dolor de cabeza, fatiga, somnolencia, fallos respiratorios y hasta la muerte.

  1. Ozono (O3)

 El ozono es un gas de color azulado que tiene un fuerte olor muy característico, compuesto de tres átomos de oxígeno. Es un potente oxidante y capta electrones de otras moléculas, iniciando con esto reacciones en cadenas y perturbando las estructuras vitales en las células. Es un importante contaminante secundario. El que se encuentra en la zona más cercana a la superficie terrestre se forma por reacciones inducidas por la luz solar en las que participan, principalmente, los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos presentes en el aire. Es el componente más dañino del smog fotoquímico y causa daños importantes a la salud, cuando está en concentraciones altas, y frena el crecimiento de las plantas y los árboles: 

  • Salud humana: produce irritación de los ojos, nariz, y del tracto respiratorio. Agrava las enfermedades  respiratorias y cardiovasculares. Los síntomas se manifiestan por dolor de pecho, tos, jadeo, congestión nasal y pulmonar, garganta irritada, náuseas, respiración acelerada.
  • Vegetación: provoca lesiones en las hojas, limitando su crecimiento y disminuyendo los rendimientos de cultivos. En los bosques causan efectos foliales, caída prematura de hojas, disminución en la actividad fotosíntetica. Incrementa la formación de plagas.
  • Materiales: produce resentimiento de materiales por agrietamiento de plásticos y gomas, así como degradación y decoloración de fibras, tintes textiles y pintura.
  • Medio ambiente: produce disminución de la visibilidad.
  1. NOx (conjunto de NO y NO2)

El óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) se suelen considerar en conjunto con la denominación de NOx . Son contaminantes primarios de mucha trascendencia en los problemas de contaminación.

El emitido en más cantidad es el NO, pero sufre una rápida oxidación a NO2, siendo este el que predomina en la atmósfera que es un gas amarillo parduzco picante que da al smog su característica color café. El NOx tiene una vida corta y se oxida rápidamente a NO3- en forma de aerosol o a HNO3 (ácido nítrico). Tiene una gran trascendencia en la formación del smog fotoquímico, del nitrato de peroxiacetilo (PAN) e influye en las reacciones de formación y destrucción del ozono, tanto troposférico como estratosférico, así como en el fenómeno de la lluvia ácida. En concentraciones altas produce daños a la salud y a las plantas y corroe tejidos y materiales diversos. Las actividades humanas que los producen son, principalmente, las combustiones realizadas a altas temperaturas.  Más de la mitad de los gases de este grupo emitidos en España proceden del transporte. Efectos principales:

  • Salud humana: produce irritación a los pulmones y daña las células que revisten los pulmones. No se presentan síntomas a menos que se trate de concentraciones muy altas; el mayor daño aparece de 5 a 72 horas después de la exposición causando edema pulmonar. Los niños que habitan en casas con calefacción presentan infecciones respiratorias (resfriados comunes). Algunos de los síntomas son: descarga nasal, dolor de cabeza, mareo y dificulta al respirar.
  • Materiales: provoca cambio en el color de las pinturas.
  • Vegetación: produce caída prematura de las hojas e inhibición del crecimiento.
  • Medio ambiente: produce disminución de la visibilidad.

Principales compuestos de nitrógeno presentes en la atmósfera.

Compuesto Fuentes principales Producido (106 Tm/a) Natural Cont. Tiempo de Vida Sumidero
NH3 Animales, suelos, combustión de biomasa 54 0.1 pptv >6 pptv 6 días Conversión a NH4 +
NH4 + Conversión desde NH3 65 (?) 0.05 mg/m3 >1.5 mg/m3 5 días Deposición húmeda y seca
N20 Suelo, océano 41 310 ppbv 350 ppbv 170 años Fotólisis en la estratosfera
NO y NO2 Combustibles fósiles, iluminación, incendio de biomasa, suelos oxidación de NO a NO2 48 <100 pptv 100 ppbv <2 días Oxidación a HNO3 y NO3 -Fotolisis
NO3 - Secundario desde NO 26 0.5 mg/m3 >10 mg/m3 5 días Deposición húmeda y seca

 

  1. Dióxido de azufre (SO2)

Es un gas incoloro y no inflamable, de olor fuerte e irritante. Su vida media en la atmósfera es corta, de unos 2 a 4 días. Casi la mitad vuelve a depositarse en la superficie por deposición  húmeda o seca, y el resto se convierte en iones sulfato (SO42-). Por este motivo es un importante factor en la lluvia ácida. En torno a la mitad de lo que llega a la atmósfera es emitido por actividades humanas, sobre todo por la combustión de carbón y petróleo y por la metalurgia. Otra fuente muy importante es la oxidación del H2S. Y, en la naturaleza, es emitido en la actividad volcánica. Sus efectos principales son:

  • Salud humana: la exposición al SO2 causa constricción de los conductos respiratorios y ataques asmáticos. Irrita los ojos y el tracto respiratorio. Reduce las funciones pulmonares como el asma, la bronquitis crónica y el enfisema.
  • Materiales: produce corrosión a los metales. Deterioros a los contactos eléctricos, al papel, a los textiles, a las pinturas, a los materiales de construcción y a los monumentos históricos.
  • Vegetación: produce daño directo a la fotosíntesis, así como decoloración y lesiones en el follaje, ataque a líquenes, musgos y retoños de árboles. El daño más grave se presenta al transformarse al SO2 en lluvia ácida; algunos de estos efectos los presentan los ríos y lagos.

Principales compuestos de azufre presentes en la atmósfera.

Compuesto Fuentes principales Producido (106 Tm/a) Natural Cont. Tiempo de Vida Sumidero
Sulfuro de carbonilo Suelos, quema de biomasa, marismas 4.7 500 pptv ? 44 años Fotólisis, Océanos, Estratosfera
Disulfuro de carbono Océanos, suelos 106 15-30 pptv 100-200 pptv 12 días Por fotólisis produce SO2
Disulfuro de dimetilo DMS Descomposición de algas en el océano 27-56 < 10 pptv 100 pptv 0.6 días Deposición en océanos, oxidación a SO2
Reducción
Sulfuro de hidrógeno bacteriana, suelos, humedales variable 30-100 pptv* 330-810 pptv 4.4 días Fotólisis
Deposición
Dióxido de azufre Antropogénica, oxidación de H2S, volcanes 103 24-90 pptv > 5 ppbv 2-4 días seca y húmeda, oxidación a
SO4 2-
Sulfato Superficie del mar, oxidación de SO2 38 0.01 mg/m3 > 2.5 mg/m3 1 sem. Deposición seca y húmeda

 

El más abundante y más importante de los hidrocarburos atmosféricos es el metano (CH4). Es un contaminante primario que se forma de manera natural en diversas reacciones anaeróbicas del metabolismo. El ganado, las reacciones de putrefacción y la digestión de las termitas forma metano en grandes cantidades.  También se desprende del gas natural, del que es un componente mayoritario y en algunas combustiones. Asimismo se forman grandes cantidades de metano en los procesos de origen humano (vertederos, plantaciones de arroz, quema de vegetación... Desaparece de la atmósfera a consecuencia, principalmente, de reaccionar con los radicales OH formando, entre otros compuestos, ozono. Su vida media en la troposfera es de entre 5 y 10 años. Se considera que no produce daños en la salud ni en los seres vivos, pero influye de forma significativa en el efecto invernadero y también en las reacciones estratosféricas.

En la atmósfera están presentes muchos otros hidrocarburos, principalmente procedentes de fenómenos naturales, pero también originados por actividades humanas, sobre todo las relacionadas con la extracción, el refino y el uso del petróleo y sus derivados. Sus efectos sobre la salud son variables, la mayoría se consideran inocuos pero en concentraciones altas pueden causar trastornos en el sistema respiratorio,  algunos hidrocarburos provocan cáncer. Intervienen de forma importante en las reacciones que originan el "smog" fotoquímico. En este grupo se incluyen los alcoholes, aldehídos, cetonas, éteres, fenoles, esteres, peróxidos y ácidos orgánicos.
La principal causa de su presencia en el aire esta asociada a los automóviles, aunque también pueden formarse por reacciones fotoquímicas en la propia atmósfera.

En este grupo se consideran los derivados del fluor, cloro y bromo. De todos ellos el cloro, el fluoruro, el cloruro de hidrógeno, los freones, los pesticidas y los herbicidas halogenados son los que se encuentran con mayor frecuencia. Los más peligrosos para el medio ambiente, por sus efectos nocivos en animales y plantas, son los herbicidas y plaguicidas, así como los fluoruros, que, a su vez, son altamente corrosivos en presencia de vapor de agua. Por otra parte, los freones deben tenerse en cuenta debido a su posible capacidad de destruir la capa de ozono.
 

Características de los principales halocarbonos.

Gas Fórmula Fuente Primaria V.M. P.R.O. P.E.I.
(años)
CFC-11 CFCl3 Refrigerantes/AC, espumas plásticas, aerosoles 75 1.0 0.40
CFC-12 CF2Cl2 Refrigerantes/AC, espumas plásticas, esterilizantes 110 1.0 1.00
CFC-113 C2F3Cl3 Disolventes 90 0.8 0.3-0.8
Halón 1211 CF2ClBr Extintores 25 3.0 ?
Halón 1301 CF3Br Extintores 110 10.0 0.80
Tetracloruro de CCl4 Procesos industriales 67 1.1 0.05
carbono
Cloroformo de CH3CCl3 Procesos industriales y naturales 8 0.1 0.01
metilo
Óxido nitroso N2O Combustible fósil 150 -- 0.016
Metano CH4 Actividad biogénica, combustible fósil 11 -- 0.001
Dióxido de carbono CO2 Combustible fósil 7 -- 0.00005

V.M.: vida media en la atmósfera

P.R.O.: potencial de reducción de ozono (CFC-11: 1.0)

P.E.I.: potencial de efecto invernadero (CFC-12: 1.0)

 

Fuentes:

Secretaría de Estado de Medio Ambiente y Recusos Naturales de República Dominicana.

http://usuarios.lycos.es/ambiental/atmosfer.html

http://www.tecnun.es/asignaturas/ecologia/Hipertexto/10CAtm1/200Conta.htm

 


 
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