química y toxicología ambiental 2011

QUMICA Y TOXICOLOGA AMBIENTAL.

ALBERTO CORZO LUCIONI.

QUMICA Y TOXICOLOGA AMBIENTAL.M.Sc. Alberto Corzo Lucioni.

Catedrtico e Investigador, Miembro de la Sociedad Qumica del Per.

EDICIN ACTUALIZADA 2012. DERECHOS RESERVADOS DEL AUTOR.

Prohibida la reproduccin total o parcial del presente texto, por cualquier medio mecnico, ptico, electrnico o digital, sin la previa autorizacin del autor.

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CONTENIDO.Pg.

1. Contaminacin Ambiental y Control de Emisiones Gaseosas. 2. Contaminantes Acuosos y Tratamiento de Aguas Residuales. 3. Manejo de Residuos Slidos: Incineracin. 4. Toxicologa Ambiental.

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INTRODUCCIN. La existencia de problemas de contaminacin ambiental est difundido profundamente a nivel local, nacional y mundial. Los problemas son amplios y complicados y las soluciones son un reto constante. Una condicin bsica, al intentar alguna solucin a un problema, es identificarlo y cuantificarlo. Esta es una labor de bsqueda que considera el empleo de mediciones sin las cuales el control o mitigacin de los aspectos negativos de la contaminacin resultaran imprcticos y absurdos y hasta pudieran ser incluso desacertados o innecesariamente onerosos. De all surge la imperiosa y urgente necesidad de cuantificar, toda vez que haya existido previa cualificacin como parte de un proceso de solucin a problemas ambientales. Son muchos los esfuerzos por llamar poderosamente la atencin de la colectividad que constatada la reaccin a un insipiente no han adquirido una cultura de valores integrada a la tica de la prctica medioambientalista. La presente edicin busca articular y relacionar los principios bsicos que sostienen la prctica de los principios del medio ambiente, incorporndolos cognitivamente a la prctica del saber.

M.Sc. Alberto Corzo.

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CONTAMINACIN ATMOSFRICA Y CONTROL DE EMISIONES GASEOSAS.

OBJETIVOS

a)su toxicidad.

Conocer los principales contaminantes atmosfricos y

b)

Conocer los fundamentos y caractersticas de los principales tratamientos y controles de los contaminantes atmosfricos.

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La Tierra, un Planeta Espectacular.

CONTAMINACIN. La opulencia es efmera y con frecuencia rebaja la calidad de vida. Riqueza es la tierra, el aire puro, el agua limpia. Annimo. La contaminacin es uno de los problemas ambientales ms importantes que afectan a nuestro planeta, y surge cuando, por presencia cuantitativa o cualitativa de materia o energa, se produce un desequilibrio ambiental. Este trmino podemos definirlo tambin, de una manera ms clara, como la adicin de cualquier sustancia al medio ambiente, en cantidades tales, que cause efectos adversos en los seres humanos, animales, vegetales o materiales que se encuentren expuestos a dosis (concentracin por tiempo) que sobrepasen los niveles que se encuentran regularmente en la naturaleza. Durante los ltimos 200 aos, el hombre ha agregado al ambiente una gran cantidad de productos qumicos y agentes fsicos, como consecuencia de su dominio sobre los recursos naturales, especialmente sobre los energticos. Se ha observado que existe una relacin muy importante entre el uso de los recursos naturales, especficamente de los elementos ambientales, con la poblacin y los problemas de contaminacin. En este esquema, entre mayor sea el ndice de poblacin en una rea geogrfica y, por lo tanto, la utilizacin de los recursos naturales sea mayor, se tendrn tambin importantes problemas ambientales, especialmente los de contaminacin.

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Interaccin entre poblacin, ambiente y contaminacin. La humanidad ha poblado la Tierra slo durante los ltimos 40 000 aos, de un total de 4600 millones de aos. Durante los primeros 30 000 aos, el hombre se dedic a la cacera nmada, y en los ltimos 10 000 aos cambi sus hbitos debido, principalmente, a dos eventos culturales e importantes: la revolucin agrcola (hace 10000 aos) y la Revolucin Industrial (hace 275 aos). Con estos cambios culturales, el hombre conoci nuevos desarrollos y tecnologas para suplir y aumentar sus necesidades.

P

o b la c i n

El aumento de la poblacin en los ltimos aos, se ha dado a una tasa de crecimiento exponencial, lo cual es un factor fundamental en el deterioro del medio ambiente. De 1950 a 1988, la poblacin se duplic, pasando de 2500 a 5100 millones de habitantes, de los cuales tres cuartas partes se encuentran localizados en los pases en desarrollo. A pesar de que las tasas de crecimiento y de fertilidad en la mujer se han reducido apreciablemente en los ltimos aos (1980), no es menos cierto que el incremento poblacional continuar hasta muy avanzado el prximo siglo, por la simple razn de que la poblacin mundial sigue siendo joven. A fines de 1990, la poblacin de los pases desarrollados era de 4100 millones de habitantes jvenes, para fines de la dcada, ser de aproximadamente 5 mil millones, de un total mundial de 6260 millones. Lo crucial de esta cifra es que en el ao 2000, ms de 50 por ciento de la poblacin mundial tendr menos de 25 aos, y estar entrando en su etapa de procreacin. Finalmente, no podemos dejar de mencionar el aspecto urbano. La poblacin urbana representa alrededor de 42 por ciento del total, y crece a una tasa de 2,5 por ciento anual promedio. En los pases en desarrollo esta tasa es de 3,6 por ciento, comparada con el 0,8 por ciento en los pases desarrollados. La poblacin urbana se triplic de 1950 a 1985, es decir, pas de 285 millones a 1160 millones. Este crecimiento de poblacin urbana est vinculado con la existencia de las megalpolis. A finales de la dcada de los noventa, 70 por ciento de la poblacin latinoamericana vivir en ciudades. Esta situacin da origen a otro tipo de problema ambiental, el que resulta de la aglomeracin y el hacinamiento en barriadas insalubres, desprovistas de condiciones sanitarias adecuadas, de agua potable, alcantarillado, etctera.

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TENDENCIA DE CRECIMIENTO DE LA POBLACIN URBANA MUNDIAL.

Miles de millones de personas

4 Regiones menos industrializadas 3 2 1 0 1930 1970 1990 Aos Regiones ms industrializadas 2010 2020

Crecimiento poblacional urbano en el mundo, diferenciando las regiones con mayor industrializacin de las menos industrializadas Fuente: Naciones Unidas.

CLASIFICACIN DE LA CONTAMINACIN. La contaminacin se puede clasificar de diferentes maneras, dependiendo de sus caractersticas, y de las fuentes que la generan, por ejemplo:

a) Contaminacin biolgica. Este tipo de contaminacin se presenta cuandoexisten microorganismos que causan un desequilibrio en la naturaleza, por ejemplo: bacterias, hongos, virus, protozoarios, etc. Es tpica de aquellas regiones cuyas condiciones de higiene son deficientes, y se presenta principalmente en los pases econmicamente menos desarrollados. Se puede controlar o prevenir con relativa facilidad en comparacin con la contaminacin fsica o qumica. Sin embargo, si no es el caso, puede llegar a provocar altos ndices de mortandad en un tiempo relativamente corto. Un ejemplo de este tipo de contaminacin es la producida por el vibrion colrico en las aguas superficiales de muchos ros en Latinoamrica.

b) Contaminacin fsica. Es toda aquella contaminacin causada por factoresfsico-mecnicos relacionados principalmente con la energa. Por ejemplo: altas temperaturas, ruido, ondas electromagnticas, etc. Este tipo de contaminacin, por su caracterstica tan sutil, tiene efectos a largo plazo que no son fciles de identificar. Sin embargo, se ha demostrado que la contaminacin fsica puede causar la muerte de algunas especies, e influye en el desarrollo de algunas enfermedades en el ser humano, como son algunas enfermedades psiconeurolgicas.

c) Contaminacin qumica. Es toda aquella contaminacin provocada pormateria, especialmente por sustancias qumicas, que pueden ser orgnicas e inorgnicas. La contaminacin qumica es tan antigua como la misma humanidad, sin embargo, su impacto ms notorio se presenta durante el auge industrial de la segunda guerra mundial. Este tipo de contaminacin es ms difcil de controlar, debido a que las caractersticas fsicas y qumicas de las sustancias varan en magnitud, y su control depende de estas propiedades.

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LOS CONTAMINANTES Y EL AMBIENTE. Tradicionalmente, el medio ambiente se ha dividido, para su estudio y su interpretacin, en tres componentes que son: aire, agua y suelo; sin embargo, esta divisin es meramente terica, ya que la mayora de los contaminantes interactan con ms de uno de los elementos del ambiente. Se considera como contaminante, a toda clase de materia o energa, que al incorporarse en cualquiera de los componentes ambientales (agua, aire, suelo) o en los elementos naturales cambie o modifique su estructura y condicin natural original. Aire. Como componente ambiental, se considera al aire como la capa de la atmsfera donde los organismos desarrollan sus procesos biolgicos; este trmino se usa normalmente para describir la mezcla de gases que existe en la capa que rodea a la Tierra. Se denomina aire puro a la atmsfera que presenta la siguiente composicin qumica: nitrgeno (78 %), oxgeno (21 %), dixido de carbono (0,03 %) y metano e hidrgeno (0,07 %). La atmsfera se ve afectada, principalmente, por la adicin de compuestos que afectan su composicin qumica y que perjudican la salud humana. Entre las principales adiciones est el smog. Se denomina smog, a la mezcla de compuestos que se originan por la reaccin de hidrocarburos y xidos de nitrgeno generados por las fuentes mviles de una ciudad, las cuales, al reaccionar en presencia de la luz solar, producen una capa gaseosa que genera deterioro en los materiales, y efectos adversos en la salud humana. Agua. El agua constituye 70 % de nuestro planeta, y se encuentra dispersa en los ocanos, ros, lagos, etc., y en forma slida, en los casquetes polares. Del total de agua en el mundo, slo podemos utilizar 0,35 por ciento para uso humano. Las principales fuentes de agua utilizable se localizan en los ros y lagunas, as como en el subsuelo; en esta ltima fuente, la mayor parte del agua actualmente se encuentra contaminada. Un indicador de la contaminacin de las aguas se puede obtener a travs de la cuantificacin de la demanda bioqumica de oxgeno (DBO). Se define como DBO al mtodo analtico que nos indica la cantidad de oxgeno que se necesita para oxidar materia orgnica presente en un cuerpo de agua o en una muestra de agua residual; a mayor DBO, mayor presencia en el agua de materia para degradar. Para tal efecto, se deja actuar una poblacin microbiana heterognea, en un procedimiento bioqumico mediante el cual los organismos presentes usarn como fuente de alimento a dicha materia orgnica. Este proceso se lleva a cabo hasta completar una reaccin de oxidacin que produzca hasta su totalidad bixido de carbono, amoniaco y agua. Entre los principales contaminantes descargados a los canales de aguas municipales se encuentran los detergentes y jabones. Los detergentes son sustancias que tienen como caracterstica especial el poder disminuir la tensin superficial presente en las fases agua-grasa y agua-aire, de tal manera, que se produce una emulsin de la fase grasa y de las partculas adheridas a un material. Al igual que los detergentes, los jabones son compuestos qumicos (sales) que disminuyen la tensin superficial presente en las fases agua-grasa y agua-aire, con la diferencia de que los jabones son biodegradables, debido a su cadena lineal de hidrocarburos.

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Suelo. Se define como suelo a toda la capa de tierra que se encuentra suelta, diferencindola de la roca slida, y de la cual dependen plantas, microorganismos y seres vivos. Est constituido por una gran variedad de compuestos, de los cuales los ms importantes son los nutrientes. La mayor parte de los contaminantes liberados en la atmsfera tiene como destino final, principalmente, a la capa de tierra suelta en la superficie del planeta. Un ejemplo del transporte de los contaminantes hacia el suelo es la lluvia cida, proceso en el que los compuestos son lavados de la atmsfera y precipitados a la tierra. En algunos casos, diversos microorganismos pueden ayudar a disolver la materia, proceso al que se denomina biodegradacin, y que se define como el proceso biolgico por medio del cual la materia orgnica es descompuesta a sus formas ms sencillas, debido a la accin de microorganismos especficos, los cuales pueden actuar en forma aerbica o anaerbica.

1. LA ATMSFERA. La Atmsfera es la envoltura gaseosa, de unos 200 kilmetros de espesor, que rodea la Tierra. Constituye el principal mecanismo de defensa de las distintas formas de vida. Ha necesitado miles de millones de aos para alcanzar su actual composicin y estructura que la hacen apta para la respiracin de los seres vivos que la habitan. Una de las funciones ms importantes que realiza la atmsfera es proteger a los seres vivos de los efectos nocivos de las radiaciones solares ultravioleta. La Tierra recibe todo un amplio espectro de radiaciones procedentes del Sol, que terminaran con toda forma posible de vida sobre su superficie de no ser por el ozono y el oxgeno de la atmsfera, que actan como un filtro absorbiendo parte de las radiaciones ultravioleta. La composicin del aire se muestra a continuacin:

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COMPOSICIN QUMICA DEL AIRE GASES % EN VOL. PERMANENTES Nitrgeno Oxgeno Argn Helio Nen Kriptn Xenn Dixido de Carbono Metano Hidrgeno Monxido de dinitrgeno Ozono Agua Monxido de Carbono Amoniaco Dixido de Nitrgeno Dixido de Azufre Sulfuro de Hidrgeno N2 O2 Ar He Ne Kr Xe VARIABLES CO2 CH4 H2 N2O O3 MUY VARIABLES H2O CO NH3 NO2 SO2 H2S 1 x 10-2 y 5 1 x 10 1 x 10 2 x 10 2 x 10-5

TIEMPO PERMANENCIA 1 x 107 aos 5 x 104 aos 1 x 108 aos 15 aos 5 aos 7 aos 8 aos 2 aos 10 das 0,5 aos 7 das 6 das 3 das 2 das

78,08 20,95 0,93 5,2 x 10-4

1,8 x 10-4 1 x 10 8 x 10-4 -6

3 x 10-2 1,5 x 10-4 -5

5 x 10 2 x 10

2 x 10-5-6

6 x 10-7-7 -8 -8

1.1. ORIGEN DE LA ATMSFERA TERRESTRE. El nitrgeno, vapor de agua y el anhdrido carbnico. La atmsfera slo pudo formarse reteniendo los gases que emanaban del interior de la Tierra, como consecuencia de la actividad volcnica. En ella se retuvo el vapor de agua, el anhdrido carbnico y el nitrgeno procedentes de la fusin del ncleo terrestre y del hundimiento del componente hierro-nquel a travs del magma. Estos gases quedaron atrapados en la atmsfera gracias a que la gravedad de la Tierra impeda que escaparan hacia el espacio exterior. Todo ello explica la abundancia de nitrgeno y vapor de agua en nuestra atmsfera, pero no la del anhdrido carbnico, el que en ese caso debera representar el 99 % de los gases. Esto habra generado una inmensa presin atmosfrica de 80 kg/cm2 y una temperatura superficial muy elevada, del orden de 430 C, como consecuencia del efecto invernadero. Con esta temperatura no habra existido agua en estado lquido, y por lo tanto, no se habra desarrollado la vida, al menos tal como la conocemos. Una explicacin a este fenmeno es que el CO2 se elimin de la atmsfera por una simple reaccin qumica con el silicato clcico de la superficie

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terrestre para producir cuarzo. Asimismo, la disminucin del CO2 permiti el descenso de la temperatura y la aparicin de la vida en los ocanos. La contaminacin urbana y los factores geogrficos. La contaminacin urbana es un fenmeno causado por numerosos factores de origen natural y antrpico. Sus consecuencias se dejan sentir en los ms variados mbitos. Para enfrentar el "smog" urbano es necesaria la concurrencia de muchas disciplinas, entre otras, la geofsica, meteorologa, climatologa, geografa, urbanismo, ingeniera, planificacin, educacin y la sociologa. Desde un punto de vista geogrfico se visualizan factores naturales que se relacionan con la atmsfera, el relieve y la cubierta vegetal. Con respecto a los factores humanos, inciden el tamao, forma y estructura de la ciudad, las reas verdes, el volumen de la poblacin, sus movimientos diarios y estacionales, as como las actividades que desempea. Por otra parte, para paliar sus efectos es necesario contar con una estructura legal, planificacin y estudios cientficos que expliquen el fenmeno y den luces para su enfrentamiento. En un enfoque de sistemas, el organigrama de los temas ambientales y antrpicos sera el siguiente: Factores naturales que determinan el smog urbano. Atmsfera Relieve Vegetacin Latitud Inversin trmica Circulacin planetaria Circulacin local Circulacin solenoidal Altitud Topografa Cuencas: - tectnicas - hidrogrficas Formaciones vegetales Localizacin Cobertura Densidad

Factores Antrpicos. Poblacin Urbanismo Tamao ciudad Volumen: Distribucin: Desplazamientos:

Actividades

Forma ciudad Industriales: Emplazamiento Transporte: Recreacin: Periferia Islas de calor urbano

1.2. CONTAMINANTES ATMOSFRICOS. Origen de la Contaminacin atmosfrica: Los contaminantes presentes en la atmsfera proceden de dos tipos de fuentes emisoras bien diferenciadas: las naturales y las antropognicas. En el primer caso la presencia de contaminantes se debe a causas naturales, mientras que en el segundo tiene su origen en las actividades humanas.

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Las emisiones primarias originadas por los focos naturales provienen fundamentalmente de los volcanes, incendios forestales y descomposicin de la materia orgnica en el suelo y en los ocanos. Por su parte, los principales focos antropognicos de emisiones primarias los podemos clasificar en: Procesos industriales Focos fijos Industriales Instalaciones fijas de combustin Domsticos Instalaciones de calefaccin

Vehculos automviles Focos mviles Aeronaves Buques Focos compuestos Aglomeraciones industriales reas urbanas

Si se atiende a la distribucin espacial de la emisin de contaminantes, podemos clasificar los focos en: puntuales, tales como las chimeneas industriales aisladas; lineales, por ejemplo, las calles de una ciudad, las carreteras y autopistas; y planos, las aglomeraciones industriales y las reas urbanas son los ejemplos ms representativos. En el cuadro siguiente se muestra la proporcin entre las emisiones primarias naturales y antropognicas para los distintos contaminantes. Focos de emisin Antropognicos % 11,3 42,9 9,4 11,3 15,5

Contaminante Aerosoles SOx CO NOx Hidrocarburos

Naturales % 88,7 57,1 90,6 88,7 84,5

Las cifras anteriores muestran la gran importancia que, en cuanto a emisiones globales, tienen las fuentes naturales de emisin de contaminantes en relacin con los antropognicos, excepto en el caso de las emisiones de anhdrido sulfuroso en que casi se igualan ambas. Atendiendo a la distribucin espacial de estas emisiones se observa que en las regiones ms industrializadas de Europa y Norteamrica las emisiones antropognicas de SO2 alcanzan proporciones muy superiores a las naturales. As en el Norte de Europa las emisiones antropognicas originan alrededor del 90% del azufre que est en circulacin en la atmsfera.

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Otra circunstancia a tener en cuenta es que los focos de emisin antropognicos estn concentrados, por lo general, en reas urbanas e industriales. Este conjunto de circunstancias hacen que la contribucin de las emisiones antropognicas al problema de la contaminacin atmosfrica a escala regional sea predominante. Contaminacin ambiental y clasificacin de los contaminantes: La definicin ms corta; pero a su vez ms acertada y que nos va aclarar el panorama de lo que es contaminacin ambiental, es la siguiente: Contaminacin ambiental es la alteracin de la calidad del aire debida a dos tipos de contaminantes: a.- Contaminantes primarios: Son aquellos que se depositan directamente al ambiente (atmsfera), originados precisamente desde las fuentes de emisin. Entre ellas podemos destacar: - Partculas totales en suspensin: P.T.S. - Monxido de carbono: CO - xidos de nitrgeno: NOx - Anhdrido sulfuroso: SO2 - Hidrocarburos: HxCy - Plomo: emanado como plomo tetraetilo en la combustin de las gasolinas. - Otros: radioactivos, halogenados, etc. b.- Contaminantes secundarios: Se forman en la atmsfera a partir de los contaminantes primarios por diversas reacciones qumicas y que precipitan en el suelo. Ejemplos de ellos tenemos: cido sulfrico: (H2SO4), el cual se forma de la siguiente manera: SO2 + O2 SO3 SO3 + H2O H2SO4 cido Ntrico: (HNO3), que se forma segn: NO2 + H2O HNO2 + HNO3 HNO2 HNO3 + NO Ozono troposfrico: (O3), que se produce como se muestra en la ecuacin: O2 + O O3 Peroxiacetilnitrato: PAN (CH3COO-O-NO2); Peroxibenzoilnitrato: PBN (C6H5COO-O-NO2) En presencia de radiacin (generalmente correspondiente a la regin del espectro electromagntico ultravioleta) generosamente abundante y de monxido de nitrgeno, as como de halgenos e hidrocarburos (precursores de la formacin de radicales libres), originan ozono troposfrico, el cual se encuentra un tanto enrarecido a nivel de la superficie terrestre y se comporta, justamente a este nivel, como un contaminante peligroso.

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Focos antropognicos de emisin: Los principales focos de contaminacin atmosfrica de origen antropognico son las chimeneas de las instalaciones de combustin para generacin de calor y energa elctrica, los tubos de escape de los vehculos automviles y los procesos industriales. Contaminantes emitidos por los vehculos automviles: En las ltimas dcadas, el automvil ha aparecido de forma masiva en las ciudades, contribuyendo a incrementar los problemas de contaminacin atmosfrica como consecuencia de los gases contaminantes que se emiten por los tubos de escape. Los principales contaminantes lanzados por los automviles son: monxido de carbono, xidos de nitrgeno, hidrocarburos no quemados, y compuestos de plomo. No todos los vehculos lanzan los distintos tipos de contaminantes en las mismas proporciones; stas dependern del tipo de motor que se utilice. Los vehculos que emplean gasolina como carburante emiten principalmente monxido de carbono, xidos de nitrgeno, hidrocarburos y compuestos de plomo. La emisin de este ltimo tipo de contaminante se debe a la presencia en algunos tipos de gasolina de tetraetilo de plomo, aditivo que se aade para aumentar su ndice de octano y por ende disminuir la explosividad en el motor. Los principales contaminantes emitidos por los vehculos que utilizan motores de ciclo disel (camiones y autobuses, por ejemplo) son partculas slidas en forma de holln que da lugar a los humos negros, hidrocarburos no quemados, xidos de nitrgeno y anhdrido sulfuroso procedente del azufre contenido en el combustible. A continuacin se presentan las principales fuentes de emisin: 1) Calefacciones domsticas: Las instalaciones de calefaccin domsticas son una de las principales fuentes de contaminacin atmosfrica de las grandes ciudades. Este tipo de focos puede contribuir con un 20 a 30 % de las emisiones totales a la atmsfera en reas urbanas. Los principales contaminantes producidos dependen del tipo de combustible empleado. En el caso del carbn los principales contaminantes producidos son: anhdrido sulfuroso, cenizas volantes, hollines, metales pesados y xidos de nitrgeno. Cuando el combustible empleado es lquido (gasleo o gasoil), los principales contaminantes emitidos son: SO2, SO3, NOx, hidrocarburos voltiles no quemados y partculas carbonosas. El gas natural es el combustible ms limpio de los actualmente disponibles para calefaccin, siendo su produccin de contaminantes despreciable respecto a los otros combustibles. A la introduccin masiva del gas para calefacciones domsticas, sustituyendo al carbn y al gasoil, anteriormente utilizados, se debe en gran parte el xito del Plan de Descontaminacin Atmosfrica de la ciudad de Londres.

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2) Calderas industriales de generacin de calor: Entre las distintas fuentes de contaminacin atmosfrica de origen industrial, la combustin de combustibles fsiles para la generacin de calor y electricidad ocupa un lugar preponderante, tanto por la cantidad como por los tipos de contaminantes emitidos. Especial atencin merecen las centrales trmicas de produccin de electricidad. Los combustibles utilizados por este tipo de instalaciones son el carbn y el fuel-oil. La produccin de contaminantes depende en gran medida de la calidad del combustible, en especial de las proporciones de azufre y cenizas contenidas en el mismo y del tipo de proceso de combustin empleado. Durante el proceso de combustin se libera a la atmsfera el azufre contenido en el combustible en forma de anhdrido sulfuroso. Junto con otros contaminantes como xidos de nitrgeno, dixido de carbono, metales pesados y una gran variedad de sustancias. Cuando se utiliza como combustible el carbn, se emiten abundantes partculas finas que pueden ser trasladadas a grandes distancias. 3) Contaminantes emitidos por la industria: La contaminacin de origen industrial se caracteriza por la gran cantidad de contaminantes producidos en las distintas fases de los procesos industriales y por la variedad de los mismos. Por otra parte, en los focos de emisin industriales se suelen combinar las emisiones puntuales, fcilmente controlables, con emisiones difusas de difcil control. Los tipos de contaminantes producidos por los focos industriales dependen fundamentalmente del tipo de proceso de produccin empleado, de la tecnologa utilizada y de las materias primas usadas. Las actividades industriales que producen contaminantes atmosfricos son muy variadas, pero los principales focos estn en los procesos productivos utilizados en las industrias bsicas. Entre los sectores que dan lugar a la mayor emisin de contaminantes atmosfricos podemos destacar:

La siderurgia integral, produce todo tipo de contaminantes y en cantidades importantes, siendo los principales: partculas, SOx, CO, NOx, fluoruros y humos rojos (xidos de hierro). Refineras de petrleo, producen principalmente: SOx, HC, CO, NOx, amoniaco, humos y partculas en suspensin. Industria qumica produce, dependiendo del tipo de proceso empleado: SO2, nieblas de anhdridos sulfrico, ntrico y fosfrico, causantes de la lluvia cida, y extremadamente irritantes para las mucosas. Industrias bsicas del aluminio y derivados del flor, producen emisiones de contaminantes derivados del flor.

1.2.1. Contaminantes Primarios: 1.2.1.1. Partculas Totales en Suspensin: P.T.S. Las fuentes de emisin ms comunes de P.T.S. son fundamentalmente los vehculos, no obstante que tambin son responsables la fuentes estacionarias como centrales trmicas, industrias, polleras, ladrilleras, panaderas, chimeneas, incineracin de basura, etc.

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Las fuentes naturales aportan la mayor contaminacin por partculas ya que el viento participa como un vehculo de transporte de las mismas. Aproximadamente 1700 millones de toneladas de P.T.S. se producen de forma natural y solo 20 millones en forma artificial (antropognica). De las partculas producidas de manera artificial, el transporte aporta aprox. un milln de toneladas, fuentes estacionarias como las mencionadas anteriormente 5,3 millones, industrias con 6,4 millones y otros con el restante de toneladas. 1.2.1.1.1. Origen de la Contaminacin por Partculas: La combustin es uno de los mayores causantes de las partculas respirables. Los vehculos y la quema de maderas son el origen de mayor combustin en el rea de la ciudad (en otras regiones, en bosques, por ejemplo, los incendios forestales y las quemas agrcolas tambin contribuyen grandemente. Pero el curso del viento empuja la contaminacin lejos de la ciudades, no hacia ella). La contaminacin por partculas se encuentra en lo ms alto en los das de invierno con poco viento. El principal culpable en este caso son las chimeneas de los hogares. En un da quieto, las partculas de humo de una sola chimenea pueden causar serios problemas a los vecinos que sufran de asma o que tengan otra clase de enfermedad respiratoria. En otras pocas del ao, los vehculos son la causa principal de partculas respirables. A pesar de que los vehculos que operan con gasolina y con diesel emiten partculas, los buses diesel y los camiones emiten mucho ms por milla cuando estn movilizndose. Los motores diesel son los causantes de aproximadamente el 79 % de la contaminacin por partculas por vehculo en las carreteras. Ms del 98 % de las partculas que estos emiten son de menos de un micrn en dimetro, muchsimo menores que el nivel al cual las partculas se fijan en los pulmones. 1.2.1.1.2. Tipos de Partculas en Suspensin: a.- PM10.- Tambin denominadas partculas menores a 10 m, cuyo dimetro oscila de 0,1 a 10 m y son ms abundantes. La velocidad de sedimentacin flucta alrededor de los 0,3 cm/s, cuyo movimiento es semejante al de una molcula. b.- PM2,5.- Denominadas partculas menores a 2,5 m, las cuales son las ms peligrosas puesto que se depositan en los alveolos pulmonares pudiendo desencadenar cncer pulmonar, la velocidad de sedimentacin es mucho menor que las PM10. Dimetro de partcula (m) 1 10 100 Velocidad de sedimentacin (cm/s) 0,004 0,3 30

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1.2.1.1.3. Clasificacin de las Partculas: I) Segn su estado fsico. - Partculas Slidas, aquellas provenientes del sublimado de elementos y otros, generalmente miden desde 0,001 a 1 m de dimetro, como el humo del tabaco, tambin existe le polvo cuyo dimetro oscila entre 1 a 500 m. - Partculas Lquidas, constituidas por una dispersin de las mismas en fase gaseosa como la niebla y el roco, se caracteriza por arrastrar contaminantes, su dimetro flucta entre los 10 a 6000 m. II) En funcin a su tipificacin. - Humo, es la dispersin de partculas de holln en gotas de combustible, ya sean estos hidrocarburos y aceites. Se pueden distinguir tres tipos de humo: a.- Humo blanco, en el cual existe poqusimo holln disperso en el combustible no combustionada. b.- Humo azul, se produce en motores cuando en los cilindros, los anillos de los pistones se encuentran deteriorados, quemando el aceite junto con el combustible, generalmente es debido a los aldehdos. Es pues una dispersin de holln en abundante aceite no quemado. c.- Humo negro, cuando existe mas holln en el humo, hay dispersin de combustibles en el holln, es rico en hidrocarburos poliaromticos. Se caracteriza por producir opacidad. Tipos de humo Humo blanco Humo azul Humo negro Dimetro de partcula (m) De 1 a 100 0,01 a 5 0,005 a 10

Una enfermedad peligrosa causado por partculas muy pequeas (PM2,5) es la alveolitis neutrfila, a su vez esas partculas pueden llevar metales pesados como plomo y algunos hidrocarburos causando diversas enfermedades, sobre todo pulmonares. - Holln, constituido por gran cantidad de carbono amorfo con dimetro de partcula entre 0,3 y 10 m. - Aerosoles, constituidos por partculas liquidas y slidas dispersas en un gas, tales como el humo y la niebla. - Neblumo o Smog, es una mezcla de gases y partculas lquidas visibles producto de las reacciones de oxidacin que se producen en el aire, entre ella destaca el vapor de agua. - CENIZAS FINAS, materia inorgnica producida en la combustin de hidrocarburos como metales y xidos, reinando el plomo y sus xidos.

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1.2.1.1.4. Peligrosidad y riesgo de las partculas: Se deben fundamentalmente a:

Disminuyen la capacidad de respiracin, ingresan a los alveolos pulmonares

cubrindolos casi totalmente disminuyendo el contacto entre el oxgeno del aire y el oxgeno de la sangre. Incrementan las reacciones qumicas en la atmsfera, por comportarse como centros activos y aumentando el rea superficial. Incrementan las enfermedades respiratoria, irritando seriamente las, mucosas. Disminuyen notoriamente la visibilidad. Minorizan el proceso de fotosntesis, debido a que cubren la superficie de las hojas. Deterioran materiales, ya que se comportan muchas veces como abrasivos.

1.2.1.2. Plomo. Pb Se produce principalmente por la combustin de gasolina que contiene tetraetilo de plomo: [Pb(C2H5)4] o tetrametilo de plomo: [Pb(CH3)4], siendo el ms comn el primer compuesto. Esta sustancia es aadida a las gasolinas para disminuir el poder detonante de las mismas, comportndose como un agente del ndice de octanaje. Fuentes de Emisin: La emisin de plomo a la atmsfera se puede dar de dos tipos: partculas y compuestos gaseosos. Las partculas constituyen la forma de emisin para la mayora de las otras fuentes, as por ejemplo la combustin de gasolina origina un 98,2 % de la contaminacin atmosfrica por plomo. Hasta el ao 1979 se toleraba en el Per un mximo de hasta 0,13 g/L de tetraetilo de plomo; pero hoy en da su uso esta prohibido. Segn la Organizacin Mundial de la Salud (O.M.S.), ha establecido un lmite mximo permisible de hasta 0,5 g/m3 de aire para el Pb atmosfrico. Principales afecciones del Plomo: la mayor parte del plomo presente del aire se encuentra en forma de finas partculas conjuntamente con las P.T.S. cuya velocidad de sedimentacin es estrictamente mayor por ser el plomo un elemento de peso atmico elevado; aprox. un 60 % de partculas se depositan en el sistema respiratorio. Si se toma como base que diariamente se respiran un aproximado de 15 000 a 22 800 litros de aire y que existe 1 g de plomo en 1000 litros de aire con un 40 % de retencin, se estara respirando alrededor de 6 a 9 g de plomo, los cuales sern eminentemente retenidos o absorbidos por el ser humano. En los nios se observa cambios de comportamientos, provoca fcil irritabilidad e incluso retardo mental, as mismo se observa una notoria falta de crecimiento ya que ataca al aminocido cistena el cual es el encargado del crecimiento del ser humano en los primeros aos. En intoxicaciones agudas ataca el hgado y rin principalmente.

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Efectos: Inhibicin enzimtica, inhibiendo a la enzima deltaaminolevulinodesidrogenaza, la cual ayuda a la sntesis del grupo hemo, a la cuproporfirinodescarboxilaza y a la ferroquelataza. Estas enzimas son tambin inhibidas como consecuencia de la intoxicacin por plomo. Produce anemia ya que estas enzimas ayudan a la sntesis del grupo hemo. Dichos compuestos contiene grupos tiol (-SH) los cuales se unen, casi de manera irreversible, al plomo perdiendo as su valor enzimtico; por lo que la hemoglobina en la sangre se ve minorizada, finalizando en anemia. Sntomas: irritabilidad, cansancio, languidez, dolores abdominales y mltiples dolencias en el sistema seo debido a que el plomo se acumula en los huesos por reaccin qumica con el grupo fosfato (PO43-). Tratamiento de partculas con Plomo: 1.- Adsorcin.Se realiza con equipos en los cuales los gases o vapores contaminados son retenidos sobre la superficie de un medio poroso, a travs del cual fluye el gas. Los medios ms usados son carbn activado, silica gel (SiO2) y almina activada (Al2O3). Los equipos consisten en recipientes metlicos, en cuyo interior se dispone de un lecho de carbn activado de 1 a 9 m de profundidad pasan a una velocidad de 10 m/s. Previo al paso por el lecho de adsorcin, el fluido debe acondicionarse para evitar la presencia de partculas en suspensin, el exceso de humedad (humedad relativa inferior a 50 %) y temperaturas excesivas (inferiores a 50 C). El material adsorbente saturado puede remplazarse por material nuevo, o recuperarse por medio de calor o vapor. 2.-De Impactacin Centrfuga.La remocin de las partculas se consigue con un sistema forzado de extraccin de aire, retirando este cargado con polvo de su punto de origen y llevndolo hacia un separador. Los separadores ms comnmente usados son: ciclones, cmaras de sedimentacin por gravedad, filtros de bolsa, depuradores en hmedo, etc. Para la seleccin del mtodo se deber tener en cuenta lo siguiente:

El tamao de partcula por remover. La temperatura del gas. El volumen del gas. La velocidad del gas. Si el colector ha de usarse solo o formando parte de una serie. Si ha de recuperarse o no el calor sensible de los gases.

Existen ocho tipos de colectores de polvo de uso comn, cada uno de los cuales tiene su eficiencia de coleccin ptima dentro de una clara gama de tamaos de partcula; esto sin dejar de tener en cuenta las dems variables anteriormente mencionadas. Estos tipos de colectores y sus intervalos de eficiencia son los siguientes: Cmara de asiento, 90 % de eficiencia arriba de 50 m. Cicln, 70 m con 20 % de eficiencia; 100 m con 92 % de eficiencia. Multicicln o cicln Mltiple, 3 m con 20% de eficiencia; 70 m con 99 % de eficiencia. Filtro de bolsa, intervalo 0,5 a 100 m con 99% de eficiencia. Torre de roco, 10 m con 88 % de eficiencia, 90 m con 98 % de eficiencia.

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Lavador Venturi, 0,2 m con 30 % de eficiencia; 5 m con 99 % de eficiencia. Precipitador electrosttico, 0,1 m con 82% de eficiencia, 2 m con 99 % de eficiencia.

Figura 1.1. Cicln para separar el material particulado del aire.

3.- Difusin y Precipitacin por Efectos Electrostticos.- Al tener carga electrosttica las partculas, se le da la polaridad opuesta a las paredes del muestreador reteniendo partculas ms pequeas inclusive de hasta 0,05 m, las cuales se comportan como coloides. 4.- Mtodos Gravimtricos.- Aqu se ingresa aire al muestreador con ayuda de una bomba succionadora previamente adaptada de un sistema de filtros que estn sujetadas por fajas (los cuales pueden ser de celulosa simple o plegada, lana de vidrio, cuarzo o algodn) quedando aqu las partculas retenidas de acuerdo al dimetro de poro de los filtros.

1.2.1.3. xidos de Azufre. (SOx) Se producen de una manera natural o antrpica, que van desde las erupciones volcnicas hasta la combustin de combustibles azufrados respectivamente. Generalmente las incineraciones de carbn producen una rica y variada diversidad de compuestos azufrados llegando a contener ste hasta un 5 % de azufre. El petrleo de norte Amrica contiene hasta un 2,5 % de azufre siendo el petrleo peruano de mucha mejor calidad que el anterior, con un porcentaje de 0,5 % de azufre. El petrleo venezolano y rabe tiene menor porcentaje de azufre que el anterior. El anhdrido sulfuroso es un contaminante primario que se produce en la combustin de carbn y petrleo que contienen azufre: S (proveniente de combustibles) + O2 SO2 El SO2 tambin se produce en la refinacin de ciertos minerales que son sulfuros. 2 PbS + 3 O2 2 PbO + 2 SO2 El SO2 es el contaminante del aire derivado del azufre ms importante; sin embargo, algunos procesos industriales emiten trixido de azufre, SO3, el cual se forma

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tambin en la atmsfera en pequeas cantidades debido a la reaccin entre el SO 2 y el oxgeno. 2 SO2 + O2 2 SO3 Algunas macro partculas del aire catalizan esta reaccin. A veces, el SO2 y el SO3 se mencionan en forma conjunta como xidos de azufre (SOx). Fuentes de emisin: La mayor parte de los SOx antropognicos provienen de la combustin de carbn y petrleo en las plantas generadoras de electricidad (carboelctricas y termoelctricas). Las principales fuentes de los xidos de Azufre se resumen a continuacin: Fuente -Transporte - Vehculos motorizados (gasolina) - Vehculos motorizados (diesel) - Vehculos marinos - Uso del combustible del motor para fines distintos del transporte - Ferrocarriles -Combustin de productos energticos (fuentes estacionarias, plantas de energa, calefaccin de espacios industriales, etc.). - Carbn - Aceite combustible (combustleo) -Procesos Industriales -Eliminacin de desechos slidos -Diversos 22,0 0,3 1,8 73,5 60,5 13,0 Porcentaje del Total Anual de Emisiones de SOx 2,4 0,6 0,3 0,9 0,3 0,3

Los procesos industriales que ms contribuyen a la presencia de SOx en la atmsfera son la calcinacin de los minerales de sulfuro, la refinacin del petrleo, la produccin de xido sulfrico, y la de coque a partir del carbn. Los xidos de azufre se eliminan del aire mediante su conversin en cido sulfrico y sulfatos. En esta forma terminan depositndose sobre la tierra o en el mar, ya sea con la precipitacin pluvial o sedimentndose en forma de partculas.

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Normas permisibles para SO2: Segn el Artculo 3 del Reglamento de los Niveles de Estado de Alerta Nacionales para Contaminantes del Aire segn Decreto Supremo N 009-2003-SA se aprueban los niveles de estado de alerta siguientes: Efectos en la salud: Concentracin en ppm 1a6 3a5 8 a 12 20 a 40 50 a 100 Efecto Causa broncoconstriccin Concentracin mnima para olor detectable Irritacin de la garganta Irritacin en los ojos y tos Mxima concentracin para un a exposicin corta de 30 min. Puede ser mortal incluso a una exposicin breve.

400 a 500

Principales daos atmosfricos: El anhdrido sulfuroso es el principal responsable de la llamada lluvia cida junto con los xidos de nitrgeno. 1.- Lluvia cida.La lluvia cida presenta un pH menor (ms cido) que la lluvia normal o limpia. Constituye un serio problema ambiental ocasionado principalmente por la contaminacin de hidrocarburos fsiles. Estos contaminantes son liberados al quemar carbn y aceite cuando se usan como combustible para producir calor, calefaccin o movimiento (gasolina y diesel). El humo del cigarro es una fuente secundaria de esta contaminacin, formada principalmente por dixido de azufre (SO2) y xidos de nitrgeno (NOx). Las erupciones volcnicas y los giseres contribuyen con una pequea cantidad de estos contaminantes a la atmsfera. La lluvia cida se forma generalmente en las nubes altas donde el SO 2 y los NOx reaccionan con el agua y el oxgeno, formando una solucin diluida de cido sulfrico y cido ntrico. La radiacin solar aumenta la velocidad de esta reaccin. SO3 + H2O H2SO4 2NO2 + H2O HNO3 + HNO2 La lluvia, la nieve, la niebla y otras formas de precipitacin arrastran estos contaminantes hacia las partes bajas de la atmsfera, depositndolos sobre las hojas de las plantas, los edificios, los monumentos y el suelo.

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A travs del ciclo hidrolgico, el agua se mueve en plantas y animales, ros, lagos y ocanos, evaporndose a la atmsfera y formando nubes que viajan empujadas por el viento, de tal suerte que si transportan contaminantes, stos pueden alcanzar casi cualquier lugar sobre la superficie terrestre. Una lluvia limpia es imposible de despojar de partculas de polvo y polen y de un pH cercano al 5,6 (ligeramente cido). Al adicionarse SO2 y NOx el pH se torna dramticamente cido (por los cidos sulfrico y ntrico formados en la atmsfera). Los contaminantes pueden depositarse tambin en forma seca, como gas o en forma de pequeas partculas. De hecho, casi la mitad de la acidez de la atmsfera se debe a este tipo de deposicin. El viento se encarga de empujar estos contaminantes sobre los edificios, el suelo, el campo y an, hacia nuestro interior con el aire que respiramos. Cierta parte de estos contaminantes la podemos ingerir con los alimentos a los que ha llegado polvo y gas. La lluvia cida huele, se ve y se siente igual que la lluvia normal, y se podra decir que podemos baarnos con ella sin sentir un efecto inmediato especial. El dao que produce a las personas no es directo, es ms inmediato el efecto de los contaminantes que producen esta lluvia y que llegan al organismo cuando ste los respira, afectando su salud. Los productos del hombre, monumentos y edificios, son ms susceptibles a la accin de la lluvia cida. Muchas ruinas han desaparecido o estn en vas de hacerlo, a causa de este factor. En los bosques la situacin es un tanto distinta. Aunque los cientficos no se han puesto de acuerdo con respecto a los efectos inmediatos concretos, todos estiman que la lluvia cida no mata directamente a plantas y rboles, sino que acta a travs de ciertos mecanismos que los debilitan, hacindolos ms vulnerables a la accin del viento, el fro, la sequa, las enfermedades y los parsitos. La lluvia cida afecta directamente las hojas de los vegetales, despojndolas de su cubierta cerosa y provocando pequeas lesiones que alteran la accin fotosinttica. Con ello, las plantas pierden hojas y as, la posibilidad de alimentarse adecuadamente. En ocasiones la lluvia cida hace que penetren al vegetal ciertos elementos como el aluminio (ste bloquea la absorcin de nutrientes en las races), que afectan directamente su desarrollo. Los efectos de la lluvia cida en el suelo pueden verse incrementados en bosques de zonas de alta montaa, donde la niebla aporta cantidades importantes de los contaminantes en cuestin. Las reas de cultivo no son tan vulnerables a los efectos de la lluvia cida, toda vez que generalmente son abonadas con fertilizantes que restituyen nutrientes y amortiguan la acidez. La naturaleza posee ciertos mecanismos para regular la acidez producida por causas naturales. El suelo, sobre todo el calizo, ejerce una accin amortiguadora (buffer) que impide que el pH se torne demasiado cido. No obstante, la mayor cantidad de contaminantes llegan al medio como producto de la actividad humana, que los produce en cantidades colosales, que no pueden ser amortiguadas.

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En sitios donde los suelos no son tan buenos amortiguadores, o donde el aporte de contaminantes es muy superior a lo que puede reciclarse, se acentan los efectos nocivos de la lluvia cida. Tratamiento para saneamiento: 1.- Adsorcin y lavado.El proceso consiste en permitir el contacto ntimo de un gas o vapor con un lquido soluble, la transferencia de masa del gas hacia el lquido es proporcional a la solubilidad del gas en el lquido y a la diferencia de concentracin. Se emplea agua para remover gases muy solubles en sta, como el fluoruro y el cloruro de hidrgeno. Pueden usarse soluciones custicas o salinas para obtener una reaccin qumica con el gas, por ejemplo, para remover cloro se utiliza una solucin de hidrxido de sodio, producindose entonces hipoclorito de sodio. La transferencia de masa se consigue mediante equipos donde el soluto (gas o vapor) se pone en contacto ntimo con el solvente o el lquido por ejemplo en torres empacadas, torres de rociado (spray), lavadores de tipo Venturi, y lavadores eyectores tipo orificio.

Figura 1.2. Lavador tipo Venturi.

2.- Procesos biotecnolgicos.Los procesos biotecnolgicos son utilizados en la eliminacin de contaminantes del aire y gases. Existen tres procesos comnmente usados: los biofiltros, los biolavadores con clulas suspendidas y los biolavadores de lecho escurrido con clulas inmovilizadas. Los procesos empleados para la purificacin biolgica de gases, pueden clasificarse de acuerdo a las condiciones de los microorganismos del flujo de la fase lquida.

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Figura1.3. Proceso de lavado de aire.

3.- Biolavadores.Generalmente consisten de dos compartimientos: uno de lavado y otro de regeneracin. El primero es una columna atomizadora de una suspensin de bacterias capaces de degradar los contaminantes, en la cual las gotas de agua fluyen en contracorriente con el gas a purificar. En esta etapa existe una transferencia de masa del contaminante y de oxgeno hacia la fase lquida. La reaccin de oxidacin tiene lugar principalmente en el comportamiento de regeneracin donde los microorganismos, en presencia de aire, degradan los contaminantes absorbidos en el otro compartimiento.

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Figura1.4. Diagrama del Proceso de un Biolavador de Aire.

4.- Biolavadores de lecho escurrido.En este caso, los procesos de absorcin de gases y regeneracin de la fase lquida ocurren simultneamente. Generalmente consisten en columnas empacadas con algn material que permite el desarrollo de una pelcula microbiana de algunos milmetros de espesor. El rea especfica es relativamente baja disponindose de un gran volumen vaco para el trnsito del gas. Esto permite minimizar la cada de presin en la columna y el riesgo de obstruir el espacio vaco por el crecimiento microbiano. La corriente lquida, conteniendo los nutrientes disueltos, es llevada continuamente a la parte superior de la columna, donde es distribuida de manera homognea. Los componentes gaseosos solubles son transferidos de la fase lquida hacia la biopelcula, donde son eliminados por reacciones biolgicas aerobias.

Figura 1.5. Biolavador de Lecho Escurrido.

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5.- Biofiltros.En principio, la biofiltracin fue usada principalmente para combatir el mal olor en plantas de tratamiento de agua (Carlson y Leiser, 1966). En los biofiltros, el gas es obligado a atravesar una capa de material biolgicamente activo. Los materiales de empaque comnmente usados con composta, desechos de madera, u otros materiales que funcionan como soporte de los microorganismos (principalmente bacterias y hongos) y los abastecen de los nutrientes inorgnicos necesarios para el desarrollo de la poblacin microbiana. Estos nutrieres son reciclados, para finalmente ser liberados por el proceso de mineralizacin. Por lo tanto, el material de empaque ser consumido y generalmente se debe renovar despus de varios aos de operacin. El tamao de las partculas de empaque utilizadas en los filtros biolgicos debe permitir una superficie de absorcin y una resistencia al flujo aceptable. Entre los principales retos de esta tecnologa se encuentran: mantener la estabilidad de la poblacin microbiana a largo plazo, evitar la prdida de homogeneidad en la operacin continua y establecer las tcnicas de escalamiento adecuadas.

Figura 1.6. Diagrama de Procesos de un Biofiltro.

6.- Depuracin de gases.- Tecnologa de Tratamiento del SO2 a) Desulfuracin de gas de chimeneas industriales o de termoelctricas. Combustin en Lecho Fluidizado y limpieza con Caliza (CaCO3). Se aplica a calderas quemando carbn, y consiste en la combustin en lecho fluidizado, al agregar caliza para absorber el SO2 generado por la combustin. La eficiencia de absorcin de SO 2 retenido se deposita como desecho. Elimina hasta el 90 % del SO2, reduciendo el CO2 en 20 % y aumentando la eficiencia energtica en 5 %.

Lavado con cal (CaO) y caliza (CaCO3). El gas se lava con una suspensin de 5 a 15 % de sulfito y sulfato de calcio conteniendo cal y caliza, como producto se tiene sulfato de calcio (CaSO4) (yeso) adems de cenizas enviando a una piscina de sedimentacin.

Lavado con caliza modificado con sulfato de magnesio (MgSO4). Consiste en absorber el SO2 como sulfato soluble en un licor

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de lavado y precipitarlo en un estanque exterior a la torre de adsorcin. Lavado con xido de magnesio (MgO). Opera de manera similar al lavado con cal y caliza, a diferencia que aqu la absorcin del SO2 produce sulfito de magnesio o sulfato, slido sedimentable que puede calcinarse en un horno produciendo solo una concentracin de 10 a 15 % de SO2 gaseoso.

B. Desulfuracin de gases con agua de mar. El dixido de azufre se encuentra presente junto con la mezcla de hidrocarburos. Para la separacin de este compuesto se utiliza el proceso de desulfuracin de gases con agua de mar. Este proceso utiliza el agua de mar por las siguientes razones: El agua de mar es un alcalino por naturaleza ya que contiene bicarbonatos cidos. El SO2 absorbido se transforma en bases sulfato que forman un componente natural del agua de mar.

El proceso se inicia con la llegada de la mezcla de gases hacia un purificador o colector de polvo (filtro electrosttico). El uso de un filtro electrosttico tiene las siguientes ventajas:

Permite separar partculas por debajo de 0,01 m . Permite trabajar a temperaturas altas. Es adaptable a cualquier condicin de trabajo. Es posible separar cualquier tipo de material suspendido (polvo o niebla).

Posteriormente los gases ya libres de partculas son empujados por grandes ventiladores hacia enfriadores dispuestos en la entrada del purificador de gases. Luego los gases enfriados pasan al purificador donde se producir un proceso de absorcin del SO2 por medio del agua de mar. La absorcin ocurre en un lecho slido segn el principio de contracorriente. El SO2 se absorbe con el agua y reacciona con el oxgeno para producir iones de sulfato y de hidrgeno. Un aumento de la concentracin de iones de hidrgeno significa un pH ms bajo. Los iones de bicarbonato reaccionan con los iones de hidrgeno y reducen el efecto acidificante del SO2 absorbido. Los productos de reaccin son SO2 y agua. El agua que sale deber tratarse por las siguientes razones:

El pH es bajo, debido a la alta concentracin de SO2. La demanda qumica de oxgeno es alta.

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1.2.1.4. xidos de Nitrgeno. (NOx) Se forma tambin en la combustin de hidrocarburos con el aire debido a que este contiene 78 % de Nitrgeno. Junto con el SO2 son los culpables de conformar la lluvia cida as por ejemplo: NO2 + O2 NO2 NO2 + H2O HNO2 + HNO3 HNO2 HNO3 Como puede observarse se ha formado cido ntrico que se deposita sobre la troposfera en forma de lluvia, siendo el responsable de la lixiviacin en los suelos y destruccin de la flora sensibles a pH bajos. Los principales compuestos nitrogenados que contaminan la atmsfera son el monxido de nitrgeno (xido ntrico) (NO) y el dixido de nitrgeno (NO2) que son agrupados con la denominacin NOx. Dichos xidos son formados durante toda clase de combustin, y a diferencia del azufre que proviene en su mayora del aire necesario para que la misma se efecte. En Escandinavia aproximadamente dos tercios del total de xidos de nitrgeno que contaminar la atmsfera proviene de los coches de transporte. Actualmente en Europa se liberan a la atmsfera 20 millones de toneladas de NO2. Debido a que las emisiones de xidos de azufre estn siendo controladas para abatir las emisiones de xidos de nitrgeno se convierten cada da en ms importantes como acidificantes del medio ambiente. Tambin ciertos tipos de fertilizantes son fuente de compuestos nitrogenados contaminantes. Es as que son liberados en cantidades importantes de amoniaco el cual causa un aumento en el pH de las lluvias, pero dicho efecto se elimina cuando los iones amoniaco (NH4+) en la lluvia son convertidos por microorganismos en los suelos o absorbidos por los rboles luego de su contacto con los suelos. Las grandes cantidades de contaminantes en base a nitrgeno provocan una sobre fertilizacin de los suelos. La mayora de las plantas se adaptan a una deficiencia de nitrgeno pero cuando se produce el fenmeno opuesto, aparecen daos a la vegetacin y se causa problemas secundarios como en la potabilidad de las aguas y los fenmenos de eutroficacin de los cuerpos de agua. Adems de acidificacin de los suelos producida por la reaccin de nitratos provoca la liberacin de sustancias peligrosas como el aluminio que ataca los pases de los rboles y que al pasar a las aguas subterrneas llegan a los lagos depredando las colonias de peces.

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Efectos en la salud.Concentracin en ppm 1a3 13 25 Efecto Concentracin mnima para que su olor sea detectable. Inicia la irritacin en nariz, garganta, ojos. Causa congestin y enfermedades pulmonares. Puede ser mortal, incluso tras una breve exposicin

100 a 1000

Tratamiento y control.Debido a su carcter cido puede usarse los mismos mtodos explicados en los xidos de azufre. Para un efectivo control de emisiones de los NOx se tendr en cuenta lo siguiente:

- El exceso de aire incrementa la temperatura y por tanto es mayor laemisin de NOx. - El precalentamiento del aire produce idntico efecto, a pesar del ahorro energtico. - La recirculacin de los gases de combustin fros rebajan la temperatura y reducen las emisiones. De entre todos los mtodos para tratar los NOx el ms efectivo es la reduccin cataltica selectiva (SCR) mediante la cual y en presencia de catalizadores de xidos metlicos tienen lugar las reacciones que se indican a continuacin, en las que los xidos de nitrgeno son abatidos como N2 atmosfrico. 6 NO + 4 NH3 5 N2 + 6 H2O 6 NO2 + 4 N2 7 N2 + 12 H2O

1.2.1.5. Monxido de Carbono. (CO) Se produce por combustin incompleta desiertos hidrocarburos o por la quema de aserrn, carbono, o madera hmeda, en la cual se produce aprox. un 35 % de CO. La combustin del carbn de hulla pude dar entre el 25 y 30 % de CO. Propiedades generales.Es un gas incoloro, inodoro e inspido, mas liviano que el aire, cuya densidad es 0,0967 g/mL, razn por la que flota en el aire, tiene la capacidad de absorber los rayos infrarrojos (razn por la que causa el efecto invernadero al igual que el

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anhdrido carbnico), no se absorbe en carbn activo y es poco soluble en agua por su baja polaridad, as mismo es un buen agente reductor y arde con llama azul plido. Toxicidad.Su toxicidad se debe a que convierte a la oxihemoglobina (comnmente llamada hemoglobina) en carboxihemoglobina de color rojo cereza. La siguiente reaccin explica lo mencionado anteriormente: [Hb(O2)] + CO [Hb(CO)] Efectos en la salud.Concentracin como % de Hb (CO) 5 10 - 80 > 80

Produccin de CO en vehculos gasolineros.Al encender el motor (aun fro) se inicia la combustin por lo que se requiere mayor cantidad de combustible para lograr una correcta combustin de la gasolina, a esto se le denomina ralenti bajo. Aqu se elimina una pequea cantidad de CO. Cuando el motor se acelera sin que exista movimiento del vehiculo, se calienta existiendo al inicio una baja combustin lo que aumenta la produccin de CO; peor cuando el motor ya esta caliente hay mejor combustin lo que libera menor cantidad de CO. Sntomas.En una intoxicacin aguda se produce dolor de cabeza con mucha presin en la sien, zumbido en odos embriagues con nuseas y vmitos eventualmente con perdida de la visin, torpeza en los msculos disminuyendo notablemente la fuerza. En la fase estacionaria se pierde el conocimiento, no ha reflejos en la cornea, se observa gran agitacin en la respiracin por lo que puede provocar un edema en los alvolos (rompimiento), disminucin del pulso, anoxia renal que produce alcalosis y luego una acidosis debido a la exagerada produccin de anhdrido carbnico. En una intoxicacin crnica se dan efectos similares a los anteriores. Lesiones anatomopatolgicas.Labios rojos, sangre de color rojo cereza, aspecto edematizado, arterias hinchadas. Secuelas: hemipleja, parapleja, amnesia y demencia, anemia, astenia (dolor muscular, vrtigo, cefalea trastorno mental).

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Tratamiento: oxigenoterapia o transfusin sangunea.

Tratamiento de las emisiones de CO.1.- Adsorcin en hopcalita.El monxido de carbono puede ser adsorbido en una mezcla de xidos que a su vez lo oxidan al anhdrido carbnico por lo que se usan en algunos filtros de automviles. Esta mezcla denominada hopcalita es la siguiente : Componente Dixido de manganeso (MnO2) xido cprico (CuO) xido cobaltoso (CoO) xido argentoso (Ag2O) Composicin porcentual 30 % 15 % 5% 5%

2.- Oxidacin cataltica.El catalizador, junto a la gasolina sin plomo, es una de las principales modificaciones introducidas en el funcionamiento de los nuevos automviles, destinadas a reducir el impacto ambiental de las emisiones contaminantes nocivas de los vehculos. El catalizador produce modificaciones qumicas en los gases de escape de los automviles antes de liberarlos a la atmsfera. Estas modificaciones tienen como fin reducir la proporcin de algunos gases nocivos que se forman en el proceso de combustin. Con el fin de optimizar el redimiendo del motor y reducir las emisiones contaminantes, los motores modernos controlan con gran precisin la proporcin de combustible y aire empleados en cada instante. En cada momento, los sistemas de inyeccin electrnica ajustan la proporcin de combustible y aire, con el fin de que el combustible inyectado en el motor arda en su totalidad. Para la gasolina esta proporcin es de 14,7 a 1, es decir, para garantizar la perfecta combustin de un gramo de gasolina haran falta 14,7 g de aire. En caso de que se produzca una combustin perfecta, las principales emisiones de un motor deberan ser: Nitrgeno (N2). Forma parte del aire y su emisin no supone riesgo alguno. Dixido de carbono (CO2). Este gas no es txico, y su presencia no supone un riesgo directo. No obstante, el incremento de su concentracin en la atmsfera es uno de los responsables del conocido efecto invernadero. Vapor de agua (H2O). Es inocuo y est presente de manera natural en la atmsfera. Sin embargo, puesto que la combustin de la gasolina o el gasoil nunca es totalmente perfecta. Para conseguir una buena combustin no basta con introducir suficiente aire, sino que es necesario mezclar muy bien dicho aire con combustible pulverizado en gotas muy finas, cosa que no es siempre fcil de conseguir. Como resultado de una combustin imperfecta se producen pequeas cantidades de gases peligrosos entre los cuales estn: Monxido de carbono (CO). Es un gas venenoso resultante de una combustin en una atmsfera pobre en oxgeno.

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Hidrocarburos. Procedentes de fracciones del combustible que no han ardido. Son peligrosos porque, bajo la accin de los rayos solares y la presencia de xidos de nitrgeno, reaccionan para producir ozono. Dicho gas es fuertemente oxidante y es responsable de procesos de irritacin, principalmente en ojos y mucosas. xidos de nitrgeno (NO y NO2). Estos compuestos contribuyen a formar la conocida lluvia cida. Adems, provocan irritacin en los ojos y en las fosas nasales. El objetivo del catalizador es, precisamente, actuar contra estos tres tipos de emisin (monxido de carbono, hidrocarburos y xidos de nitrgeno), con el fin de reducir su nivel en los gases de escape. Los catalizadores modernos consisten en una estructura de material cermico, cubierta de una fina capa de platino y rodio. Dicha estructura adopta la forma de panal de abeja (tubos hexagonales), ya que de este modo se consigue que los gases de escape encuentren una superficie lo ms grande posible de material catalizador. En un catalizador se producen dos procesos o transformaciones fundamentales: Reduccin cataltica. En l la superficie cataltica rompe las molculas de xidos de nitrgeno, dando lugar a molculas de nitrgeno y molculas de oxgeno. 2 NO N2 + O2 Oxidacin cataltica. En este caso, el catalizador sirve de soporte para completar la combustin del CO y de los hidrocarburos residuales. No obstante, este proceso requiere de oxgeno. Para conseguir que los gases de escape dispongan de suficiente oxgeno como para realizar la oxidacin cataltica es necesario un sensor, denominado sonda lambda. Esta sonda se encuentra a la entrada del catalizador. Su funcin es medir el nivel de oxgeno en los gases de escape. Gracias a este sensor, el sistema electrnico de inyeccin calcula la proporcin necesaria entre combustible y aire para permitir que en los gases de escape exista suficiente oxgeno para permitir al catalizador la combustin de los hidrocarburos residuales. Un catalizador permite reducir la emisin de gases contaminantes a la atmsfera, como son los xidos de nitrgeno y el monxido de carbono. Los catalizadores, por tanto, son una medida eficaz para luchar contra los efectos de la lluvia cida provocados por una combustin insuficiente o mala combustin de la gasolina o gasoil.

Figura 1.7. Representacin de un convertidor cataltico para automviles gasolineros.

1.2.1.6. Hidrocarburos. (HxCy)

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Las emisiones de hidrocarburos, HC, estn asociadas a una mala combustin de derivados del petrleo, fundamentalmente. No se describen sus efectos sobre los seres vivos, salvo para el etileno (detiene el crecimiento de las plantas) y los hidrocarburos aromticos (resultan cancergenos). Contribuyen junto a los NOx y la luz UV a la contaminacin fotoqumica y al efecto invernadero. Las emisiones de metano y gas natural suponen alrededor de 500 GKg/ao procedentes de descomposiciones anaerobias, extracciones mineras y escapes de instalaciones industriales y domsticas. Tratamiento.a) Combustin o incineracin.TIPO DE ALERTA MATERIAL PARTICULADO (PM10) DIXIDO DE AZUFRE (SO2) MONXIDO DE CARBONO (CO) > 15000 g/m3 promedio de 8 horas > 20000 g/m3 promedio de 8 horas > 35000 g/m3 promedio de 8 horasValor estndar ECA D.S. N 074-2001PCM. 8 horas 10 000 (promedio mvil). 1 hora 30000 (NE ms de 1 vez al ao)

SULFURO DE HIDRGENO (H2S)

CUIDADO

> 250 g/m3 promedio de 24 horas

> 500 g/m3 por tres horas consecutivas > 1500 g/m3 por 2 horas consecutivas

> 1500 g/m3 para 24 horas

PELIGRO



EMERGEN CIA


> 2500 g/m3 por 90 minutos consecutivosValor estndar ECA D.S. N 074-2001PCM. Anual 80 (media aritmtica anual) 24 horas 365 (NE ms de 1 vez al ao)


REFEREN CIA

Valor estndar ECA D.S.N 074-2001PCM. Anual 50 (media aritmtica anual) 24 horas 150 (NE ms de 3 veces al ao)

Valor referencial Organizacin Mundial de la Salud 24 horas 150 g/m3

Los procesos pueden originar emanaciones gaseosas conteniendo materiales orgnicos txicos, olorosos o de escaso valor comercial al ser recuperados. La oxidacin trmica es un procedimiento adecuado, especialmente si los contaminantes son combustibles, existen tres mtodos de combustin: la oxidacin trmica, la incineracin por llama directa y la oxidacin cataltica.

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1.2.1.7. Mercurio. (Hg) Las liberaciones de Mercurio en la bisfera pueden agruparse en cuatro categoras:

Fuentes naturales - liberaciones originadas por la movilizacin natural del mercurio generado de forma natural en la corteza terrestre, por actividad volcnica o por erosin de las rocas; Liberaciones antropgenas (asociadas con la actividad humana) actuales debidas a la movilizacin de impurezas de mercurio en materias primas como los combustibles fsiles -en particular carbn y, en menor grado, el gas y el petrleo- y otros minerales extrados, tratados y reciclados; Liberaciones antropgenas actuales generadas por el mercurio utilizado intencionalmente en productos y procesos, causadas por liberaciones durante la produccin, fugas, eliminacin o incineracin de productos de desecho u otras liberaciones; Removilizacin de liberaciones antropgenas pasadas depositadas en suelos, sedimentos, aguas, vertederos y pilas de desechos/residuos.

Los receptores de las liberaciones de mercurio en el medio ambiente son la atmsfera, el agua (medios acuticos), y los suelos (medios terrestres). Existen interacciones constantes - flujos de mercurio - entre estos compartimientos medioambientales. La especiacin - forma qumica - del mercurio liberado vara segn los tipos de fuente y otros factores, lo que influye tambin en las repercusiones en la salud de seres humanos y el medio ambiente puesto que la toxicidad vara segn las especies de Mercurio. Por lo que sabemos del ciclo global del mercurio, las liberaciones actuales se agregan al fondo global de Mercurio en la bisfera - Mercurio en constante movilizacin, depositado en superficies terrestres y acuticas y removilizado. Siendo un elemento, el Mercurio es persistente no puede descomponerse en sustancias menos txicas en el medio ambiente. Los nicos depsitos de largo plazo para eliminacin del Mercurio de la bisfera son los sedimentos del fondo del mar y, hasta cierto punto, los vertederos controlados, cuando el mercurio est fisicoqumicamente inmovilizado y permanece sin alteracin frente a la actividad antropgena o natural (climtica y geolgica). Esto tambin significa que, aunque las liberaciones antropgenas de Mercurio se vayan eliminando, la reduccin de algunas concentraciones de Mercurio - y las correspondientes mejoras ambientales no ser sino muy lenta, seguramente de varias dcadas. Sin embargo, puede haber mejoras ms rpidas en lugares determinados o en regiones afectadas sobre todo por fuentes locales o regionales. Tratamiento de Mercurio.a) Tratamiento de Aire en Celdas Electrolticas: Planta Cloro-Soda. Todo el aire presente en las cajas de los cabezales de celda ser colectado para la remocin de Mercurio.

El aire pasa por un ventilador, posteriormente a una torre de adsorcin usando una solucin removedora compuesta por 250 g/L de NaCl y 8 a 10g/L de Cl2, acondicionado a pH entre 7 a 10.

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Los gases ingresantes a la columna removedora de mercurio salen por el tope a travs de una unidad desorbedora, usando una solucin de pH entre 12 a 13, constituido por soda custica, agua y tiourea, con el objetivo de eliminar el Cloro residual en el gas saliente. Posteriormente el gas pasa a travs de un demister, luego hacia un intercambiador de calor y finalmente a otro demister, saliendo los gases fros hacia la atmsfera. El mercurio es recuperado en la solucin circulante de la columna, para ser posteriormente enviado al circuito de salmuera.

1.2.2. Contaminantes Secundarios: Entre ellos destacan la lluvia cida, ozono, troposfrico y algunos perxidos que actan como oxidantes fotoqumicos, al igual que los radicales libres y del oxigeno que forman compuestos como aldehdos cetonas y cidos. 1.2.2.1. Contaminacin Fotoqumica. Un modo de contaminacin en las grandes reas urbanas es el "neblumo" o "smog", el cual se caracteriza por un nivel relativamente alto de oxidantes que irritan ojos y garganta, ataca a las plantas, produce olores y disminuye la visibilidad. Su origen est en la interaccin de la luz solar UV de 0,4 a 0,2 nm (energas de 290 a 580 kJ/mol) con algunos componentes de la atmsfera. La disociacin fotoqumica se puede considerar como un proceso de dos etapas, cuyo mecanismo se resume en las siguientes ecuaciones: A + luz UV A* A* B + C Frecuentemente el estado excitado A* es muy inestable por lo que la segunda reaccin ocurre rpidamente. Por otro lado, B o C (o ambos) pueden ser altamente reactivos por lo que originaran una cadena de reacciones qumicas responsables del neblumo o smog fotoqumico.

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En las capas altas de la atmsfera (por encima de los 80 km) los fotones de alta energa, en torno a 0,2 nm, disocian a las molculas de O2 y slo se encuentra O monoatmico (a). A alturas menores, entre 15 y 40 km, ozonosfera, se observan adems las reacciones b) y c): O2 + luz UV 2O (a) O + O2 + M O3 + M (b) O3 + luz UV O2 + O (c) en las que la radiacin entre 0,12 y 0,20 nm propicia la formacin de ozono a partir del O2 y la comprendida entre 0,20 y 0,29 nm la destruccin del mismo para formar O2, establecindose un equilibrio entre la formacin y la destruccin de ozono en el que la mxima concentracin de ste resulta ser 0,03 ppm a unos 25 km de la superficie terrestre, formando un verdadero filtro ante la radiacin UV. (M es unsustrato aceptor de energa).

Sustancias susceptibles de ser oxidadas, entre las que se incluyen SO2 y NO, principalmente, e hidrocarburos constituyen junto a la luz solar gran parte de la contaminacin fotoqumica de la atmsfera en las capas inferiores (troposfera). stas son emitidas por la industria pesada y por las fuentes mviles. El NO emitido se oxida como sigue, 2NO + O2 2NO2 (d) NO2 + luz UV (0,38 nm) NO + O (e) de modo que si la concentracin de NO fuese de 1000 ppm la conversin en NO 2 sera casi completa en pocos segundos. Si fuese tan solo de 1 ppm, el 50% de conversin se conseguira a las 100 horas. A menores concentraciones, aumenta el tiempo de conversin. Por tanto la formacin de O monoatmico puede dar lugar a la formacin de ozono segn la ecuacin b). Podemos concluir que en la troposfera la presencia de NO, y su conversin lenta en NO2 seran precursores del O3, aqu ya como contaminante, el cual a su vez reacciona O3 + NO NO2 + O2 (f) aunque se han sugerido otras reacciones, como es lgico, donde se forman productos intermedios de diversos xidos de nitrgeno que a su vez pueden reaccionar con otras sustancias presentes en la atmsfera, como el vapor de agua, 4 NO2 + 2 H2O + O2 4HNO3 (g) 3 NO2 + H2O 2 HNO3 + NO (h) abatindose gran parte del NO2 por formacin de gotas de HNO3 que pueden quedar en suspensin aumentando el poder corrosivo de la atmsfera o bien volver a la corteza terrestre como lluvia cida. No obstante, los niveles de ozono troposfrico pueden alcanzar localmente valores de 0,2 a 0,5 ppm para promedios pico de 1 hora, con el consiguiente perjuicio para la salud.

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La presencia de hidrocarburos, adems del NO, en las capas bajas de la atmsfera propicia la formacin de radicales perxido, RCOO, capaces de oxidar al NO hasta NO2, dando por resultado un incremento en la produccin de O3. Igualmente, la presencia de aldehdos, cetonas, perxidos y nitratos de acilo promueven en presencia de la luz solar la formacin de radicales altamente reactivos y capaces de reaccionar con el O2 para formar radicales perxido (RCOO) que convierten al NO en NO2, favoreciendo por tanto la formacin de ozono (recordar que el NO2 es precursor del mismo) e inhibiendo la descomposicin del mismo segn la ecuacin f). La presencia de SO2 puede representar un competidor del O atmico producido en la reaccin e) y as detener el proceso, aunque sea a costa de la formacin de SO3. No obstante los mecanismos de estas reacciones no son aun muy conocidos. Destruccin de la capa de ozono.Tal y como se ha comentado anteriormente al hablar de la contaminacin fotoqumica, la molcula de ozono tiene la particularidad de retener la radiacin ultravioleta de longitud de onda comprendida entre 100 y 300 nm (0,1 a 0,3 m) en un proceso de destruccin y produccin de ozono que mantiene un equilibrio supuestamente estable. Sin embargo la presencia de derivados halogenados (especialmente cloro) pueden llegar a alterarlo, como en el caso de los clorofluorocarbonados (CFCs) (usados hasta hace bien poco como propelentes de aerosoles y en circuitos de refrigeracin) y otros derivados halogenados como el bromuro de metilo (CH3Br), ampliamente utilizado en agricultura, los halones, el CCl4, etc. Para entender lo que ocurre, veamos las reacciones que tienen lugar cuando una molcula de CFC entra en esta capa (por ejemplo, el CFCl3, aunque existe un buen nmero de derivados halocarbonados capaces de generar el mismo efecto), CFCl3 + luz UV CFCl2 + Cl (h) Cl + O3 ClO + O2 (i) ClO + O O2 + Cl (j) liberndose en la reaccin j) un nuevo tomo de Cl que atacar a otra molcula de O3, continuando el ciclo hasta alcanzar la impresionante cifra de hasta 1 x 105 molculas de ozono destruidas por cada molcula de CFC. Se comprender porqu el uso y fabricacin de los CFC (7 x 105 Tn/ao) ha sido prohibido a partir del protocolo de Montreal de 1987. Toxicidad del Ozono troposfrico.Concentracin en ppm 0,02 a 0,05 0,03 1a3 9 15 Efecto Concentracin mnima para que tenga un olor detectable. Se inicia la irritacin de garganta Causa fatiga dolor de cabeza y prdida de la coordinacin. Congestin y enfermedades pulmonares Puede ser mortal incluso tras breve exposicin.

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1.3. ALTERACIONES LOCALES DE LA ATMSFERA TERRESTRE: CONTAMINACIN DE LAS GRANDES REAS URBANAS. Smog Fotoqumico.- Las grandes urbes estn expuestas adems a procesos de contaminacin especficos como consecuencia de las emisiones propias de la ciudad entre las que cabe destacar partculas y aerosoles procedentes de las calderas de calefacciones domsticas y, sobre todo, por las emisiones de los vehculos a motor. Entre los contaminantes propios de este medio est el Pb, procedente de las gasolinas. Atencin aparte merecen los xidos de nitrgeno emitidos en la combustin interna de los motores de dichos vehculos (son los principales responsables del "smog" o "neblumo" fotoqumico), as como los hidrocarburos voltiles y otros precursores del ozono troposfrico, que junto a los aerosoles y partculas, dan como resultado una atmsfera que deja pasar de un 15 % a un 30 % menos de luz. Radiaciones.- Procedentes de numerosas fuentes y de un amplsimo espectro, aunque sus dosis suelen ser irrelevantes, produciendo una acumulacin de escasa importancia. Ruido.- Procedente, mayoritariamente, de la combustin interna y el desplazamiento de los vehculos a motor. Aunque no provoca un dao directo importante, s que genera desarreglos de conducta y malhumor, empeorando la calidad de vida. 1.3.1. Control del Ruido: El control del ruido se puede realizar en dos fases: 1. Evitando su propagacin por medio de aislamiento. 2. Consiguiendo un mximo de prdidas energticas por absorcin. El control del ruido en el cuerpo receptor consiste en evitar que el odo humano se lesiones, y la persona tenga dificultades para la comunicacin oral normal. Industrialmente es necesario tomar ciertas medidas: Procurar el flujo de fluidos de forma laminar y no turbulento, aumentando dimetros y disminuyendo velocidades. Recomendar el diseo adecuado de distribucin de trabajos, teniendo en cuenta el grado de concentracin y complejidad. Incorporar protecciones, resguardos, capotas aislantes, etc. Aumento de la distancia entre la fuente del ruido y el receptor. Protecciones individuales, suministro y utilizacin obligatoria de los protectores auditivos. Reduccin de la transmisin del ruido y las vibraciones; esto se puede lograr aislando correctamente e insonorizando el recinto, sin olvidar taponar las grietas, agujeros y aberturas. Reduccin del ruido por apantallamiento acstico: es un sistema eficaz para ruidos mltiples o difusos. Como medida esttica y de proteccin se

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utilizan pantallas verdes formadas por jardines, rboles y otras plantas diversas para disminuir el ruido en el exterior provocado por la industria. Evitando al mximo ngulos, ramificaciones y conexiones de las tuberas. Reduccin del ruido por absorcin sonora a travs de materiales fono absorbentes (ladrillo, hormign, etc.). El cuadro siguiente contiene algunos ejemplos de valores de prdida de transmisin para materiales habituales en barreras.

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Valores de prdida de Transmisin para materiales habituales en barreras. MATERIAL ESPESOR (PULGADAS) Tipo de maderas Abeto Pino 1/2 1 2 1/2 1 2 1/2 1 2 1/2 1 2 1/2 1 1/2 17 20 24 16 19 23 16 19 23 15 18 22 20 23 20 PERDIDA DE TRANSMISIN (dB)

Secoya Cedro Contrachapado Aglomerado

1.3.2. Dispersin de gases de las fuentes de emisin: Al margen del rgimen de vientos, el emplazamiento de una ciudad en una zona rodeada por montaas, ya sea en una cuenca tectnica o una depresin, influye en la dispersin de los contaminantes, ya que ellos se ven limitados al rea circunscrita por el relieve. Dependiendo del tamao de la geoforma, los contaminantes tendrn mayor o menor espacio para dispersarse. Una ciudad ubicada en un valle fluvial o glacial estar limitada por las laderas de las montaas; los contaminantes tendrn poco espacio y slo dos direcciones para dispersarse. Los factores que determinan dicho espacio son el ancho del valle y la altura de las laderas. Los vientos locales, a su vez, estn determinados por la brisa valle-montaa, la que se define por la pendiente y exposicin de las laderas, adems de la forma y dimensiones longitudinales. La rugosidad del terreno, es decir los accidentes geogrficos que presenta un rea, define la velocidad del viento y su direccin. Mientras ms catico se presenta el relieve mayores obstculos origina y por lo tanto genera comportamientos diferenciados.

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En relieves de montaa, las brisas estn definidas segn la forma que presentan sus valles y sus laderas.

Figura 1.8. Valles y portezuelos son excelentes corredores de desplazamiento del viento.

Figura 1.9. La velocidad y direccin de los vientos, se diferencian segn laderas y fondos de valles.

Figura 1.10. La forma de la montaa determina la direccin del viento.

La localizacin de una ciudad con respecto al relieve circundante y las formas topogrficas que en ella se encuentran, define la direccin del viento y la circulacin de tipo turbulento. La presencia de cerros islas o de cordones generan diferentes tipos de flujos; ellos pueden constituir una ventaja o ser perjudiciales para la dispersin de contaminantes.

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Figura 1.11. Flujos producidos por un obstculo del relieve.

Una recomendacin que hago es realizar el seguimiento de lo Programas de Adecuacin y Manejo Ambiental (PAMA), los diagnsticos ambientales preliminares (DAP) en la industria y la minera y el cumplimiento de los Lmites Mximos Permisibles (LMP) en las emisiones son actividades que se deben seguir realizando en concordancia con los dispositivos legales vigentes con el fin de reducir las emisiones producidas por estas fuentes. M.Sc. Alberto Corzo Lucioni.

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REACTIVOS DE EVALUACIN. 1. Cmo puede realizar un tratamiento para emisiones de hidrocarburos? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ __________________________________________________ 2. Enumere los efectos txicos principales del CO. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ __________________________________________________ 3. Cmo puede disminuir CO del tubo de escape vehicular? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ __________________________________________________ 4. Por qu es txico el ozono troposfrico? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ __________________________________________________

5. Si esta frente a un problema de contaminacin por exceso de partculas enla atmsfera que tratamiento utilizara? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ __________________________________________________ 6. Explique en que consiste la desulfuracin de gases con agua de mar. ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ __________________________________________________ 7. Por qu el NO ayuda a la descomposicin del ozono troposfrico? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ __________________________________________________

8. Cmo afecta la radiacin U.V. en potencializar los efectos de loscontaminantes? ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ __________________________________________________

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CONTAMINANTE ACUOSOS CONTAMINANTES Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES RESIDUALES.OBJETIVOS

a)toxicidad.

Conocer los principales contaminantes acuosos as como su Conocer los tratamientos para estos contaminantes.

b)

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Contaminacin del agua con aguas residuales.

2.1. CONTAMINACIN DEL AGUA. Cuando los niveles de contaminacin de las aguas son altos, los ros no slo dejan de ser una fuente de vida, el agua que llevan deja de ser un recurso. Existe un grave problema que acenta la escasez de agua y es su baja calidad por los altos niveles de contaminacin qumica. Desde que comenz el desarrollo de la industria qumica, se calcula que se han producido y diseminado en el medio ambiente aproximadamente 1 x 105 nuevas sustancias qumicas. Adems, cada ao esta cifra se va incrementando en 1000 nuevas sustancias. El conocimiento del impacto de estas sustancias sobre el medio ambiente y la salud humana es escaso y, en la mayora de los casos, no existe. Desde que estas sustancias se liberan al medio, se van acumulando en el agua, en el aire, en el suelo, en los alimentos e incluso en nuestros tejidos. Con el tiempo actan sobre ellos, amenazando nuestra salud. Muchas de estas sustancias podran ser extremadamente txicas para los seres vivos, pero la realidad es que no se conocen todava sus efectos, ya que la gran mayora todava no se han estudiado. Hemos creado un desarrollo industrial sobre el planteamiento errneo de que el planeta puede asumir los altos niveles de contaminacin a los que lo sometemos y a

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stas alturas estamos alcanzado un deterioro medioambiental sin precedentes. Las organizaciones ecologistas han advertido durante decenas de aos de que es necesario un cambio en el concepto de desarrollo que definitivamente lo desvincule del deterioro medioambiental. Es urgente adoptar el principio de precaucin y abandonar el modelo actual centrado en lo que llamamos soluciones de final de tubera. Estas soluciones buscan reparar o controlar el dao en lugar de eliminarlo. Por eso nos encontramos con unos altos niveles de contaminacin qumica en el agua, porque como ahora se conoce, muchas sustancias qumicas peligrosas no son controlables y terminan en los ros, en los seres vivos acuticos y as entran en la cadena alimentaria. Actualmente encontramos cientos de sustancias sintticas en los tejidos de los seres humanos. La depuracin no es la solucin, sino slo una parte de ella. Carece de relevancia si no est acompaada de medidas desde el origen. Slo no vertiendo sustancias contaminantes evitaremos que se acumulen en el agua de los ros. La nica va de asegurar la vida de nuestros ros y el agua como recurso pasa por la produccin limpia. Esto implica que no se utilicen sustancias peligrosas en los procesos de fabricacin y que no se liberen sustancias peligrosas durante el uso de los productos ni cuando se convierten en residuo. La degradacin ambiental no se para sola y el desarrollo econmico no tiene por qu potenciarla. El modelo de desarrollo actual tiene que dar un giro, si no queremos contaminar un recurso cada vez ms escaso. Recoleccin: Las aguas residuales producidas por la actividad diaria del hombre, son recolectadas por el sistema de alcantarillado que lo conduce a la planta de tratamiento de aguas residuales o al punto de disposicin final. El caudal de agua residual no siempre tiene un rgimen regular durante el da. En el caso de sistemas separativos de alcantarillado, el caudal de agua residual desciende significativamente durante la noche y dependiendo del tamao de la poblacin servida, el caudal mximo puede alcanzar hasta tres veces el caudal medio diario. As mismo, cuando el sistema de alcantarillado se disea para recolectar conjuntamente aguas residuales y aguas de lluvia, se le conoce como combinado. En estos casos el aporte del agua de lluvia puede sobrepasar con amplitud el caudal promedio de agua residual conduciendo a un alto grado de disolucin de esta agua residual y las consiguientes dificultades de tratamiento. 2.1.1. Composicin de las aguas residuales: La composicin de las aguas residuales es muy variable en razn de los diversos factores que lo afectan. Entre estos se tiene el consumo promedio de agua por habitante y por da que afecta su concentracin (cantidad) y los hbitos alimenticios de la poblacin que caracteriza su composicin qumica (calidad). En general, las aguas residuales contienen aproximadamente un 99.9 % de agua y el resto est constituido por materia slida. Los residuos slidos estn conformados por materia mineral y materia orgnica. La materia mineral proviene de los subproductos desechados durante la vida cotidiana y de la calidad de las aguas de abastecimiento. La materia orgnica proviene exclusivamente de la actividad humana y est compuesta por materia carboncea, protenas y grasas.

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Las protenas constituyen del 40 al 50 % de la materia orgnica y estn representadas por los complejos de amino cidos y proporcionan la mayor parte de los nutrientes bacterianos. Aproximadamente un 50 a 60 % de las protenas se encuentran di

química y toxicología ambiental 2011

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