Principales Conta

Clasificación general.Las partículas sólidas.Derivados del azufre.Derivados del carbono.Derivados del flúor.Ozono.Derivados del nitrógeno.Metales y derivados.Derivados del cloro, del bromo y del yodo. Residuos nucleares.Amoníaco, sulfato amónico y otros contaminantes menores.Humo de tabaco.Los aerosoles.El smog y la contaminación fotoquímica.Los malos olores en el medio ambiente.Sinergias entre contaminantes atmosféricos.

Mg. Ing. Luis Gamarra ChavarryIngeniero Geógrafo - Economista

PRINCIPALES CONTAMINANTESPRINCIPALES CONTAMINANTES

Origen•Primarios (SOx, NOx, HC, MP primario)

•Secundarios (O3, MP secundario)

Composición Química

•Compuestos Orgánicos (contienen C, H, O, N, P y S)

•Compuestos Inorgánicos (CO,CO2, SOx, NOx)

Estado de la materia

•Material Particulado (Sólidos o líquidos finamente divididos)

•Gases (Fluidos sin forma )Otros de naturaleza física•Radiaciones ionizantes: rayos X, radiaciones β, alfa, y gamma.•Radiaciones no ionizantes: radiaciones ultra-violetas y rayos láser).

•Ruido (sonido indeseable)

Clasificación de los contaminante del Aire

OTRA CLASIFICACION

TIPOS DE CONTAMINANTES

CLASIFICACION DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFERICOS (OMS) (A.J.Fernadez Espinoza,1999)

• POR SU ORIGEN: Primarios y Secundarios• POR SU ESTADO FISICO: Solido, Liquido y Gaseoso.• POR SU NATURALEZA : Físicos, Químicos y Gaseosos. Físicos: son manifestaciones energéticas en el ambiente. Químicos: son compuestos químicos específicos. Biológicos : son seres vivos presentes en el ambiente

atmosférico.• POR SU FRECUENCIA DE EMISION: Continuos o

Discontinuos• POR SU CONCENTRACION: Mayoritarios y Trazas.• POR SU UBICACIÓN O LOCALIZACION: Contaminantes Fijos

o Estacionarios, Móviles y Difusos. • POR SU ENTORNO DE ACCION : Contaminante Externo o

Interno

INDICE DE PUREZA DEL AIRE SEGÚN LA CONCENTRACION Y DURACION DE LA EXPOSICION A LA ACCION DE LOS

CONTAMINANTES ATMOSFERICOS (OMS)

• Nivel I : ≤ a los ECA no se observa ningún efecto directo o indirecto.

• Nivel II : produce irritación en los órganos de los sentidos, efectos nocivos sobre la vegetación , reduce la visibilidad y otros efectos desfavorables en el ambiente.

• Nivel III : produce un ataque a las funciones fisiológicas vitales. Alteraciones que pueden ocasionar enfermedades crónicas o producir incluso la muerte prematura.

• Nivel IV : produce enfermedades aguda y/muerte prematura en los grupos vulnerables de la población.

Los efectos mas sensibles en los seres humanos se produce en las vías respiratorias. La contaminación actúa sobre las plantas a través de diversas vías: por contacto directo con los órganos aéreos mas sensible como las hojas, por el suelo o el agua.

CONTAMINANTES MÁS IMPORTANTES

MATERIAL PARTICULADO:• PM10, PM2.5

GASES:• Oxidos de Nitrógeno (NO2, NO, )

• Amoniaco (NH4)

• Ozono (O3)

• Dióxido de Azufre (SO2)• Monóxido de Carbono (CO)• Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC )

Principales contaminantes del aire, su origen y sus efectos

Contaminante Fuente Principales efectosPlomo Automóviles

FundicionesIndustria QuímicaPlaguicidas

Trastornos del metabolismo celularAlteraciones en el sistema nervioso central

Cloro y Bromo Industria Química Alergias específicasDióxido de Azufre Automóviles

Plantas eléctricasRefineríasFundiciones

Daños en los pulmonesIrritación de ojos y pielDestrucción del esmalte de los dientesAsma, enfisema, fatiga, ahogo, cansancio y catarro crónico

Cadmio Fundiciones Enfermedades cardiacasMonóxido de Carbono

Automóviles Disminuye la capacidad de la sangre de transportar oxígenoNauseas, debilidad, dolor de cabeza y mareo

Dióxido de carbono e hidrocarburos

Combustión de compuestos orgánicosAutomóviles

Calentamiento de la superfície terrestreCancerígenos

Oxidos de nitrógeno

Automóviles Daños en los pulmonesIrritación de ojosDisminuye la capacidad de la sangre de transportar O2

Ozono Reacciones electroquímicas en la atmósfera

Irritación en los ojosTos y dolor en el pecho

Aire puro: concepción ideal (N, O, Ar) 99,96%

No hay evidencias de una atmósfera libre de contaminación. El ambiente sirvió desde los albores de la humanidad como sumidero de gases y materias particuladas originadas en la descomposición de organismos, desechos vegetales, actividades volcánicas, surtidores de aguas termales, incendios forestales espontáneos, tormentas de polvo, salpicaduras oceánicas, es decir de la actividad natural del planeta.

Diferente al resultado de las actividades del desarrollo tecnológico humano, cuyas implicancias comprometen incluso la supervivencia del planeta, lo que constituye un hecho de interés público.

CLASIFICACIÓN DE LOS CONTAMINANTES DE LA ATMOSFERA

Todo elemento inanimado o animado, combinación de elementos o formas de energía que actúan como factores de causa-efecto en el fenómeno de la contaminación.

Toda sustancia que cause una desviación en la composición química media de la atmósfera. Pueden encontrarse en estado sólido, líquido o gaseoso.

Los más importantes se encuentran como compuestos que contienen azufre, nitrógeno, carbono, halógenos, sustancias tóxicas y compuestos radiactivos.

– Volcanes Partículas y gases– Vegetación Granos de polen y terpenos (pinos)– Materia orgánica Gases– Incendios Partículas y gases– Hongos Esporas

CLASIFICACIÓN DE LOS CONTAMINANTES DE LA ATMOSFERA

CONTAMINACION Y GESTION DEL AIRE

CONVERSIÓN DE UNIDADES: GASES Y MATERIAL PARTICULADO EN CALIDAD DEL AIRE Y EMISIÓN

Concentración

• CONCENTRACION ALTA • CONCENTRACION BAJA

Numero de moleculas del contaminante por volumen de aire (microgramos por metro cubico)

EXPRESIONES DE CONCENTRACION DE CONTAMINANTES

1ppb = 10-3 ppm

1ppm = 10-3 Lt / m3

EXPRESIONES DE CONCENTRACION DE CONTAMINANTES

1ppm = 10-3 Lt / m3

1ppm = 10-6 u moleculas/mol

1ppb = 10-9 n moleculas/mol

1ppt = 10-12 p moleculas/mol

NUMERO DE AVOGADRONa = 6.022 x 1023 moléculas/mol

CONCENTRACION DE CONTAMINANTES

Conversion de Unidades

μg/m3 = ppb x 12.18 x Mi /Tμg/m3 = ppm x 12180 x Mi /T

Mi : peso molecularT : temperatura en grados kelvin

12.18 = 0.0416(20+273.15)

CONVERSION A OTRAS CONDICIONES

Condiciones Normales

0°C y 1 Atmosfera

Condiciones Estandares

25°C y 1 atmosfera

CONCENTRACION DE CONTAMINANTES

m

Condiciones Normales

0°C y 1 AtmosferaCondiciones Estandares

25°C y 1 atmosfera

ECUACION DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES

donde:P = presión del gas (atmosfera)V = volumen del recipiente que lo contiene (litros)n = número de moles del gas contenido (masa/peso molecular)= m/MR * = constante universal de los gases, por ejemplo: 0,082 L x atm / (gmol x K)T = temperatura absoluta del gas (medida en grados Kelvin)m= masa del gas (gramos)M=peso molecular

P x V = n x R* x TP x V = m x R* x T M

Unidades de presión y sus factores de conversión

Pesos moleculares (M)O = 16S = 32C = 12SO2 = 64CO = 28CO2 = 44

Ug/m3 = ppm x12180 x Mi/T

415 Ug/m3 = ppm x12180 x 64/298

C= 0.159 ppm

Pesos moleculares (M)O = 16S = 32C = 12SO2 = 64CO = 28CO2 = 44

415ugX 298 K

0.159 = 0.159 ppm

= (Litros)m m


Ug/m3 = 0.06ppm x12180 x 64/298

C= 156.9 Ug/m3

0.06 ppm0.06 m3

0.00006L SO2

298

1 atm 64

SO2

SO2

SO2

SO2

L SO2

2.62

SO2

L SO2

0.00006L SO2 2.62g SO2 SO2

SO2

SO20.156mg SO2

mm m

m

100 ppb = 0.1 ppm

1 ppm = 1 cm3/ m3

0.1 ppm =0.1 cm3/ m3

0.1 ppm =0.0001 L/ m3

100 ppb = 0.1 ppm

1 ppm = 1 cm3/ m3

0.1 ppm =0.1 cm3/ m3

0.1 ppm =0.0001 L/ m3

Ug/m3 = ppb x12.18 x Mi/T

Ug/m3 = 100ppb x12.18 x 64/298

C= 261.58 Ug/m3

298

1 atm 64 SO2

L SO2

2.62

100 ppb = 0.1 ppm

1 ppm = 1 cm3/ m3

0.1 ppm =0.1 cm3/ m3

0.1 ppm =0.0001 L/ m3

SO2

L SO2

0.0001L SO2 2.62g SO2 SO2

SO2

SO20.2612mg SO2

m

mm m


Ug/m3 = 1ppm x12180 x 28/273

C= 1249.23 Ug/m3

Ejemplo 5Se toma una muestra de aire en la ciudad de Lima, dicha muestra tiene un volumen de 1 metro cúbico. Cual será la concentración del Dióxido de Azufre (en PPM) si el análisis arroja un volumen de este contaminante de 0.06 cc.

Ejemplo 5Se toma una muestra de aire en la ciudad de Lima, dicha muestra tiene un volumen de 1 metro cúbico. Cual será la concentración del Dióxido de Azufre (en PPM) si el análisis arroja un volumen de este contaminante de 0.06 cc.

106 cc

Ejemplo 6El gas de escape de un automóvil contiene 1.5% en volumen de CO ¿Cuál será la concentración de CO en mg/m3 a 25ºC y 1 atm.?

Ejemplo 6El gas de escape de un automóvil contiene 1.5% en volumen de CO ¿Cuál será la concentración de CO en mg/m3 a 25ºC y 1 atm.?

El monitor de una estación de monitoreo de la calidad del aire registra una concentración diaria promedio de SO2 de 480 ug/m3 a 30°C y 1 atmosfera ¿Cuál será la concentración de SO2 en ppm?

Ejemplo 7


Ejemplo 7

Solucion


480xug/m3 = ppm x12180 x 64/303

C= 0.186 ppm de SO2


Respuesta. 0.186 ppm de SO2

Ejemplo 7

Solucionm m

El gas emitido por la chimenea de una Central Termica contiene a 460°C a diferentes concentraciones de SO2 , según el carbon utilizado: a) 2000 ppm y b) 1200 ppm. Si la velocidad de emision es de 25000 m3/min ¿Cuál sera la emisión de SO2 expresada en gr/seg?. La presion de los gases a la salida de la chimenea es de 1.05 atmosferas.

Respuesta : a) 932.5 gr de SO2 / seg Respuesta : b) 559.5 gr de SO2 / seg

Ejemplo 8

Llevar concentración de SO2 de ppm a volumen 1 ppm = 1cm3 / 1 m3

Solucion

Paso 1

Paso 2

m/V= PxM/RxTCalcular la emisión en masa por unidad de Volumen

R : 0,082 L x atm / (gmol x K)

Paso 3

Calcular la emisión en volumen de SO2 por unidad de tiempo

V/t=ConcentracionSO2(Volumen)xVel.Emision

Paso 4Calcular la emisión en masa por

unidad de Tiempom/t= (V/t)x(m/V)

m m

m

La concentración de monoxido de carbono en el humo de un cigarro alcanza niveles de 450 ppm. Determine : a) el porcentaje en volumen y b) la concentración en mg/m3 a 20°C y a 1.1 atmosfera.

Respuesta : a) % en Volumen = 0.045%

Respuesta : b) 523.51 mg de CO / m3 de aire

Ejemplo 9

Llevar concentración de CO de ppm a % 450 ------------106 X ------------- 102

a)

b.1)

Calcular la masa de CO por volumen de COR : 0,082 L x atm / (gmol x K)

m =P x M

R x TVb.2)

Llevar concentración de CO de ppm a volumen 1 ppm = 1cm3 / 1 m3

b.3) La concentración de CO : Concentración (ppm) en volumen) X masa de CO por volumen de CO

μg/m3 = ppm x 12180 x Mi /T

= 1.28128861* 450= 576.58 mg de CO / m3 de aire

El gas de un tubo de escape de un camión contiene 2.2 % en volumen de monóxido de carbono. ¿Cual será la concentración de CO en mg/m3 a 30°C y a 1.02 atmosfera?

Respuesta : 2.53 x 104 mg de CO / m3 de aire ( a 1.02 atm y 303°K)

Ejemplo 10

mm

¿Qué volumen ocuparán 5 L de un gas medidos en condiciones normales si cambiamos las condiciones a 20 °C y 700 mm de Hg?

Ejemplo 11

La medición con un tren de muestreo se encontró que la concentración de SO2 en una Chimenea es de 600 ppm. El tubo pitot y el manometro del equipo indica que la velocidad del flujo es de 40 ft/seg, siendo el diámetro de la chimenea es de 5 ft. La temperatura y la presión del gas de la chimenea es de 450 F y 1 atmosfera . ¿Cuál es el gasto de SO2 en lb/seg?

Ejemplo 12

El gas emitido por la chimenea de una Central Termica contiene a 460°C diferentes concentraciones de SO2 , según el carbon utilizado: a) 2000 ppm y b) 1200 ppm. Si la velocidad de emision es de 25000 m3/min ¿Cuál sera la emisión de SO2 expresada en gr/seg?. La presion de los gases a la salida de la chimenea es de 1.05 atmosferas.

Respuesta : a) 932.5 gr de SO2 / seg Respuesta : b) 559.5 gr de SO2 / seg

Ejemplo 13

Llevar concentración de SO2 de ppm a volumen1 ppm = 1cm3 / 1 m3

Solucion

Paso 1

Paso 2

m/V= PxM/RxTCalcular la emisión en masa por unidad de Volumen

R : 0,082 L x atm / (gmol x K)

Paso 3

Calcular la emisión en volumen de SO2 por unidad de tiempo

V/t=ConcentracionSO2(Volumen)xVel.Emision

Paso 4Calcular la emisión en masa por unidad de Tiempo

m/t= (V/t)x(m/V)

μg/m3 = ppm x 12180 x Mi /T

Resultados de la toma de muestra de aire realizados en un colector automático del tipo Hi-Vol., se expresa en microgramos de MPS por metro cúbico de aire succionados (µg/m3) referidos a un período de muestreo de 24 h (µg/m³día) = 24X60 min/dia.

CALCULO DE MATERIAL PARTICULADO EN CALIDAD DEL AIRE Y EMISION

Cálculo del volumen de aireFlujo de aire, el cual ha sido medido mediante el uso de un rotámetro calibrado, ya sea externo (manual) o mediante un sistema integrado al equipo (automático)

Filtro limpio: 1,6 m3/minFiltro expuesto: 1,4 m3/minValor promedio: 1,5 m3/min1,5 m3 x 24 X 60min min

Cálculo del peso para el MPSSegún un análisis gravimétrico típico tenemos:Tara del filtro antes de la exposición: 3,417 gTara del filtro después de la exposición: 3,925 gPeso total del MPS recolectado: 0,508 g = 508x10³ µg

Cálculo del PM10

508 x 10³ µg

Muestreo : 24 horas y 2160 m³ de aire

Resultado: 235,18 µg/m³ día

= 235,18 µg/m³2160 m3

2160 m3=

SOLUCION

SOLUCION

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Principales Conta