Curso Internacional de Actualización en Ingeniería Ambiental

Guayaquil, Ecuador

Módulo 2: Calidad del aire

Vicente Fuentes Gea Facultad de Ingeniería, UNAM Octubre, 2012

Contaminación y Contaminantes

Cualquier sustancia, agente o propiedad presente en el ambiente, independientemente de que sea o no un constituyente natural de éste, es un contaminante si tiene o puede tener efectos

dañinos o indeseables

, directa o indirectamente.

Clasificación de los contaminantes

Origen

Primarios Secundarios

Estado físico Composición química

Gases Partículas Tamaño Gases Compuestos conteniendo carbono Compuestos conteniendo azufre Compuestos conteniendo nitrógeno Compuestos fotoquímicos Compuestos halogenados

Clasificación de las fuentes de contaminación

Origen Estado

Naturales Incendios forestales Erupciones volcánicas Arrastre eólico Descomposición de mat. org.

Artificiales Móviles Fijas Transportación P. Industriales Extracción de recursos Automóviles y camiones Trenes Aviones Barcos Industrias Servicios

Distribución espacial

Puntual Línea Área

Concentración

El nivel de establece en contaminación que tiene un sistema (aire, agua o suelo )se términos de la masa de la sustancia contaminante por unidad de volumen del medio. A ésta se le denomina

concentración c

.

La concentración también suele expresarse mediante cantidades adimensionales, como la masa de la sustancia por unidad de masa del fluido que la contiene, o el volumen de la sustancia por unidad de volumen del fluido.

Estas concentraciones se denominan

concentración volumétrica c v concentración másica c

respectivamente, es decir:

m

y

Concentración Concentración másica Concentración volumétrica c = m c c m v = m = V s s / V s / m / V [ML -3 ]

En donde m y V representan la masa y el volumen de fluido, respectivamente, y m s y V s la masa y el volumen de la sustancia.

Unidades para Expresar Concentraciones

Las unidades típicas para expresar las concentraciones dependen del ambiente estudiado (aire, agua y suelo).

Por ejemplo, en el caso del

agua

, la unidad concentración de una sustancia es el típica para expresar la

miligramo / litro

(mg/l). Sin embargo, como la densidad del agua es aproximadamente de 1 kg/l, se tiene que: 1 mg / l = 1 mg / kg = 1 mg / 10 6 mg = 1 ppm En contraste, las unidades de compuestos en el

aire

típicas para expresar concentraciones son Microgramo por metro cúbico ( 

g/m 3

) Parte por millón (

ppm

).

Unidades para expresar oncentraciones de compuestos en el aire

Partes por millón (ppm) V álido solo para gases C ppm = 10 6 V c / V

en donde V c y V representan el volumen parcial del contaminante y el del aire, respectivamente.

Microgramos por metro cúbico (



g/m 3 ) Válido para gases y partículas C



gm = 10 6 m c / V

en donde m c es la masa del contaminante expresada en gramos.

Relación entre ppm y µg/m 3 Solo para gases C ppm = C



gm 0.08314T / PMc

en donde : Mc es el peso molecular del compuesto gaseoso P la presión atmosférica en mbars (1013 mb = 1 atmósfera) T en K

Ejemplo

Un globo de 1 m 3 de volumen se sitúa al nivel del mar y se le introduce 10 -3 g de dióxido de azufre (SO 2 ). La temperatura del aire es de 25 o C. Si el globo se lleva a una altura sobre el nivel del mar en donde la atmosférica es de 650 mm de mercurio: presión a) Determine la variación de la concentración de SO 2 en el globo considerando la misma temperatura que al nivel del mar.

b) Exprese el resultado en ppm.

Ejemplo

Se toma una muestra de aire en el Guayaquil , Ecuador, y se determina que la concentración de monóxido de carbono (CO) es de 9 ppm. Determine la concentración de CO de la muestra en  g/m 3 en la Ciudad de Guayaquil y en la Ciudad de Quito situada a 2800 m sobre el nivel del mar a una temperatura de 25 o C

Normas de emisión y de calidad del aire

Una norma de calidad del aire

constituye un nivel de contaminación que funciona como un criterio para evaluar las condiciones de éste en una localidad.

En contraste con dichas normas, las que se refieren a las emisiones diseñadas para ser acatadas por los contaminadores.

están

Una norma de emisión

permite descargar a la es la cantidad máxima de contaminante que atmósfera la legislación ambiental. Teóricamente ambas normas están relacionadas.

La idea es contar con de

normas de emisión

que impidan que los niveles contaminación existentes en una región sobrepasen los valores que establecen las

normas de calidad del aire

.

Una característica importante de las normas de calidad del aire es que, además de especificar las

concentraciones

de los contaminantes, establecen el

tiempo de exposición

a las mismas.

Lo anterior se debe a que los efectos nocivos de los contaminantes, por ejemplo los referentes a la salud de la población, son función de la dosis que recibe el receptor. Esto involucra tanto a la tiempo de exposición a ella.

concentración como al Por ejemplo, la norma de calidad del aire de ozono correspondiente a una localidad se expresa así: Concentración: 0.11 ppm Periodo: 1 hora Ambas cantidades son indispensables para especificar dicha norma, y significan que, en un lapso de 1 hora, la concentración promedio de 0.11 ppm no debe excederse.

Ejemplo

La norma de calidad del aire de mm de Hg.

monóxido de carbono (CO) es de 9 ppm en 8 horas. Se lleva a cabo un muestreo de este contaminante en las cercanías de una carretera y se determina una concentración

pico en 1 hora

de 12 miligramos por metro cúbico (mg/m 3 ) a 10 0 C y 700 ¿Excede esta concentración a la norma de calidad del aire?

Normas de calidad del aire Ecuador y México

Bases para establecer las normas de calidad del aire

1.

Estudios toxicológicos y epidemiológicos 2.

Consideraciones socioeconómicas 3.

Conocimiento sobre los niveles de contaminación prevalecientes 4.

Tecnología de control de emisiones disponible