CONTAMINACION DEL AIRE

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1 CONTAMINACION DEL AIRE

2 LA ATMÓSFERA: es una capa delgada de gases mezclados que cubren la superficie de la tierra. Su masa total es de aproximadamente 5.14x1015 toneladas métricas, y tiene aproximadamente 10,000 km de espesor. Mas del 99% de su masa total se encuentra dentro de aproximadamente los primeros 50 km de altitud

3 COMPOSICIÓN Tabla 1. Gases permanentes cerca de la superficie de la tierra (~80 Km) Gas Composición química Porcentaje (por volumen de aire seco) Nitrogeno N2 78.08 Oxigeno O2 20.95 Argón Ar 0.93 Neón Ne 0.0018 Helio He 0.0005 Hidrogeno H2 Xenón Xe Ha venido cambiando de manera gradual a lo largo del tiempo debido a proceso naturales y a procesos antropogénicos.

4 COMPOSICIÓN Tabla 2. Sustancias variables cerca de la superficie de la tierra Es una mezcla compleja de gases y de partículas sólidas y líquidas en suspensión atraídas por la gravedad. En ella se producen todos los fenómenos climáticos y meteorológicos que afectan al planeta, regula la entrada y salida de energía a la tierra y es el principal medio de transferencia de calor. Sustancia Composición química Porcentaje (por volumen de aire seco) ppm (partes por millón) Vapor de agua H2O 0 - 4 CO2 0.035 350 Metano CH4 1.7 Oxido nitroso N2O 0.3 Ozono O3 0.04 Materia particulada 0.01 Flouroclorocarbonos (CFCs) 0.0001

5 AEROSOLES: También se les conoce como materia particulada incluye cualquier partícula sólida o líquida (a excepción del agua) suspendida en el aire tales como metales, polvos, humos y gotitas pequeñas de ácido sulfúrico. Su efecto inmediato más notorio es visibilidad reducida. Día limpio Día moderadamente contaminado

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7 GASES EFECTO INVERNADERO:
Se refiere a aquellos gases en la atmósfera (la mayoría de los cuales ocurren de manera natural) que absorven la radiación de onda larga emitida por la superficie de la tierra y que es re-emitida de regreso hacia la superficie, conociéndosele como el efecto invernadero.

8 GASES IMPLICADOS: La frecuencia con que se menciona el CO2 en relación con el efecto invernadero, hace que muchos ignoren que el principal gas de invernadero en la atmósfera terrestre es el agua (en estado de vapor). Los gases de invernaderos, ordenados por un efecto decreciente, son: Vapor de agua (H2O) Dióxido de carbono (CO2) Metano (CH4) Óxidos de nitrógeno (NOx) Ozono (O3), y Cloroflourocarbonos (CFC´s).

9 IMPORTANCIA DE LA ATMÓSFERA Capa protectora Fuente de dióxido de carbono y oxígeno Fuente de nitrógeno Transporta agua Filtra, absorbe y re-absorve la radiación electromagnética del sol

10 ESTRATOS DE LA ATMOSFERA:
La atmosfera se estratifica de acuerdo con la relación temperatura-densidad, como resultado de las interacciones entre los procesos físicos y fotoquímicos en el aire

11 La composición de los gases permanentes generalmente homogenea.
TROPOSFERA Capa mas baja (10-16 km). La composición de los gases permanentes generalmente homogenea. Temperatura decrece con altitud (-56 °C) Existe una mezcla constante de las masas de aire

12 Se extiende hasta unos 50 km a partir de la tropopausa.
ESTRATOSFERA: Se extiende hasta unos 50 km a partir de la tropopausa. La temperatura aumenta con la altura debido a los proceso de absorción de radiación UV por la rica capa de ozono (20-50 km) La temperatura llega a un valor máximo (-2 °C) comparable a la temperatura terestre.

13 La velocidad del viento alcanza valores de hasta 150 m/s
MESOSFERA: A partir de la estratopausa, la temperatura desciende (-90°C, 80 km) debido a la usencia de especies absorbentes de radiación La velocidad del viento alcanza valores de hasta 150 m/s Regiones mas altas predominan iones y moléculas

14 Se extiende hasta los límites exteriores lejanos (500 km).
TERMOSFERA: Se extiende hasta los límites exteriores lejanos (500 km). La temperatura se incrementa (1,200 °C) Ocurre la disociación e ionización de las moléculas constituyentes del aire Predomina la difusión frente la mezcla El O2 se encuentra en forma atómica (200 km) y es el principal constituyente

15 CONTAMINACIÓN DEL AIRE
El término se puede referir a la presencia de sustancia en el aire, a concentraciones, duraciones y frecuencias tales que pueden afectar de manera adversa a la salud y el bienestar tanto de la especie humana o del ambiente.

16 Tabla 3. Algunos episodios de contaminación del aire asociados con muertes. (Elson, 1992)
FECHA LUGAR Exceso de muertes Diciembre 1873 Londres, UK Febrero 1880 1000 Diciembre 1892 Diciembre 1930 Meuse Valle, Bélgica 63 Octubre 1948 Donora, USA 20 Diciembre 1952 4000 Noviembre 1953 New York, USA 250 Enero 1956 480 Diciembre 1957 Noviembre-Diciembre 1962 46 Diciembre 1962 Osaka, Japón 60 Enero-Febrero 1963 Noviembre 1966 168 Con la industrialización los impactos locales de la contaminación del aire sobre la salud humana y del ambiente empiezan a documentarse de manera sistemática.

17 Predominantemente en exteriores
PRINCIPALES CONTAMINANTES FUENTES Dióxido de azufre y partículas Quema combustibles, fundidoras Predominantemente en exteriores Ozono Reacciones fotoquímicas Polens Árboles, semillas, plantas, pastos Plomo y manganeso Automóviles Plomo y cadmio Emisiones industriales COV´s, hidrocarburos aromáticos policíclicos Solventes petroquímicos, vapores de combustibles almacenados Óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono Quema de combustibles Ambas, interiores y exteriores Dióxido de carbono Quema de combustibles, actividad metabólica Partículas Humo de tabaco, resuspensión, condensación de vapores y productos de combustión Vapor de agua Actividad biológica, combustión, evaporación Compuestos orgánicos volátiles Volatilización, combustión, pintura, acción metabólica, pesticidas, insecticidas, fungicidas Esporas Hongos, moho

18 Suelo, materiales de construcción, agua
PRINCIPALES CONTAMINANTES FUENTES Radón Suelo, materiales de construcción, agua Predominantemente en interiores Formaldehido Aislantes, equipamiento de edificios, humo de tabaco Asbestos Retardadores de fuego, aislantes Amonio Productos de limpieza, actividad metabólica Compuestos aromáticos policíclicos, arsénico, nicotina, acroleina Humo de tabaco COV´s Adhesivos, solventes, cocinar, cosméticos Mercurio Fungicidas, pinturas, derrames Aerosoles Productos de consumo, polvo de casa Alergenos Polvo de casa, descamación piel de animales o pelusas Microorganismos Infecciones

19 CONTAMINANTES CRITERIO:
FUENTE EFECTOS Natural Antropogénica NOx Acción bacteriana Vehículos de motor, plantas eléctricas, disposición de residuos Problemas respiratorios, disminuye resistencia del cuerpo a las infecciones, precursores de smog fotoquímico SO2 Erupciones volcánicas Refinerías, plantas eléctricas, papeleras y fundidoras Lluvia ácida: enfermedades respiratorias, daño a la vegetación, destruye estructuras CO Incendios forestales Vehículos automotores y combustión de energéticos Interfiere con la habilidad de la sangre para la absorción del oxígeno. Como consecuencia produce estupor, disminución en los reflejos, causa mareos. Afecta el crecimiento y desarrollo mental del feto. Letal a altas concentraciones y de alto riesgo para personas con problemas cardiacos.

20 CONTAMINANTES CRITERIO: CONTAMINANTE FUENTE EFECTOS Natural
Antropogénica Aerosoles (PM10, PM2.5, polvo, humo, metales) Erosión eólica Estaciones eléctricas de carbón y/o aceite, boilers industriales, incineradores de basura, calefactores domésticos, procesos industriales, motores diesel, construcción, minería, manufactura del cemento, bancos de materiales. Sedimentan en los pulmones causando una gran variedad de síntomas respiratorios. Exposición prolongada aumenta el riesgo de muerte por enfermedades del corazón y pulmones O3 Nominal Contaminante secundario a partir de COVs Irritación de las mucosas del sistema respiratorio, causante de tos, afecta la función pulmonar, reduce la resistencia a gripes y neumonía. Puede agravar los problemas cardiacos crónicos, asma, bronquitis y enfisema. Compuestos orgánicos volátiles (VOCs) Biogénico Vehículos de motor, refrigerantes, solventes limpiadores, procesos industriales Precursores de smog fotoquímico, reduce visibilidad, producen congestión pulmonar y tos, son carcinogénicos y promueven el desarrollo de leucemia

21 VALORES NORMADOS PARA CONTAMINANTES DEL AIRE EN PERU.
VALORES LÍMITE Normas Oficiales EXPOSICIÓN AGUDA EXPOSICIÓN CRÓNICA Concentración y tiempo promedio Frecuencia máxima (Para protección de la salud de la población susceptible) Monóxido de carbono (CO) Bióxido de azufre (SO2) Bióxido de nitrógeno (NO2) Ozono (O3) Partículas suspendidas totales (PST) Partículas menores de 10 micrómetros (PM10) Partículas menores de 2.5 micrómetros (PM2.5) Plomo (Pb)

22 INVERSIÓN TÉRMICA Normalmente, el aire de las capas bajas es más caliente que el de las superiores, lo cual le lleva a ascender hasta enfriarse. Ello permite una continua circulación atmosférica en sentido vertical que renueva el aire de las diferentes capas. La inversión térmica es un fenómeno meteorológico que se da en las capas bajas de la atmósfera terrestre. Consiste en el aumento de la temperatura con respecto a la altitud en una capa de la atmósfera

23 LA ISLA DE CALOR Comúnmente se da el fenómeno de elevación de la temperatura en zonas urbanas densamente construidas causado por una combinación de factores tales como la edificación, la falta de espacios verdes, los gases contaminantes o la generación de calor. Se ha observado que el fenómeno de la isla de calor aumenta con el tamaño de la ciudad y que es directamente proporcional al tamaño de la mancha urbana.

24 METODOS DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE
Existen muchas formas de medir la contaminación del aire los cuales abarcan métodos químicos simples ó métodos de algunas técnicas electrónicas más sofisticadas. De manera general podemos distinguir cuatro métodos principales para medir la contaminación del aire.

25 MUESTREO PASIVO: Se denomina muestro pasivo porque los equipos de muestreo no tienen sistema de bombeo alguno. En lugar de ello el flujo de aire se controla por un proceso físico, tal como la difusión. Los tubos tienen una longitud de 71 mm con un diámetro interno de 11 mm y en uno de sus extremos contienen una fina malla de acero recubierta con trietanolamida, la cual convierte el dióxido de nitrógeno a nitrito, quedando atrapado para su posterior análisis en el laboratorio

26 MUESTREO ACTIVO Equipo básico para el muestreo de partículas: 1.- Sostenedor del filtro, 2. Medidor del flujo, 3. Bomba, 4.- Batería En estos métodos se bombea un volumen conocido de aire a través de un colector (un filtro a una solución química) por un periodo de tiempo conocido, El colector se remueve del sistema de bombeo y es mas tarde analizado en el laboratorio. De manera general, el muestreo activo utiliza métodos físicos o químicos para colectar el aire contaminado.

27 MÉTODOS AUTOMÁTICOS: Estos métodos son los mejores en términos de la alta resolución de sus mediciones, permitiéndonos la realización de un monitoreo continuo para concentraciones horarias hasta menores. El espectro de contaminantes que se pueden determinar van desde los contaminantes criterio (PM10-PM2.5, CO, SO2, NO2, O3) hasta tóxicos en el aire como el plomo y los compuestos orgánico volátiles. Las muestras colectadas se analizan utilizando una variedad de métodos los cuales incluyen la espectroscopia y cromatografía de gases.

28 MÉTODOS ÓPTICOS DE PERCEPCIÓN REMOTA:
Estos métodos se basan en técnicas espectroscópicas. Con ellos es posible hacer mediciones en tiempo real de la concentración de un buen número de contaminantes entre los que se incluyen NO2 y SO2.

29 APLICACIONES CLAVE: Análisis de la tendencia de la calidad del aire ambiente Validación de modelos de dispersión Evaluación de las acciones implementadas para reducir las emisiones Evaluación de los riesgos a la salud Evaluaciones de impacto ambiental Identificación de fuentes de contaminación del aire y suelo Impacto de las emisiones provenientes de procesos y zonas industrials. Mantenimiento de los objetivos de calidad del aire

30 Alto nivel de seguridad Tiempo Real Cuantificación (relativa/absoluta
VENTAJAS Sin contacto directo Sin contaminación Alto nivel de seguridad Tiempo Real Cuantificación (relativa/absoluta

31 MÉTODOS Y EQUIPOS DE CONTROL CONTAMINACIÓN DEL AIRE
La forma mas efectiva de atacar el problema de la contaminación del aire es prevenir la formación de los contaminantes o minimizar su emisión en las fuentes mismas. En el caso de los contaminantes industriales este se puede lograr por medio de la investigación de varias técnicas en alguna de las fases tempranas del diseño del proceso y desarrollo, lo que nos ayuda a seleccionar los métodos que no contribuyan a la contaminación del aire o que tienen un efecto mínimo.

32 Cambios en las materias primas, Cambios operacionales,
MÉTODOS DE CORRECCIÓN EN LA FUENTE El control de los contaminantes en la fuente se puede lograr de varias formas: Cambios en las materias primas, Cambios operacionales, Modificación o remplazamiento de equipos de producción, y/o por medio de una Operación mas efectiva de los equipos existentes.

33 LIMPIEZA DE EMISIONES GASEOSAS
Cuando los métodos de corrección en la fuente no pueden ser aplicados entonces el control de los contaminantes se hace en los gases efluentes usando técnicas de limpieza de gases. Estas incluyen muchas de las técnicas ingenieriles que en el presente forman la parte principal de la tecnología del control de la contaminación del aire.

34 CONTROL DE GASES Y OLORES
ABSORCIÓN: Basados en el principio de la absorción, transfieren el contaminante de la fase gaseosa a liquida. Esto es un proceso de transferencia de masa en el cual el gas se disuelve en el líquido. El contaminante gaseoso se mueve de puntos de alta concentración a puntos de baja, y la remoción del gas contaminante se lleva a cabo en tres fases: Difusion del gas hacia la superficie del líquido Disolució: transferencia de la interfase gas-líquido Difusion del gas disuelto de la interfase hacia el liquido. Los equipos utilizados son cámaras y torres o columnas de rocio.

35 ADSORCIÓN Este es también un proceso de transferencia de masa, en el cual el gas se pega a un sólido por medio de fuerzas electrostáticas. Los adsorbentes mas comúnmente usados son: silica gel, alúmina activada, carbono activado, sedasos moleculares.

36 COMBUSTIÓN Es un método de control cuando el contaminante es oxidable a un gas inerte. De manera general el CO y los hidrocarburos caen en esta categoría. Las aplicaciones mas comerciales son combustión directa y combustión catalítica.

37 CONTROL DE PARTÍCULAS

38 CONTROL FUENTES MOVILES
La modificación de las máquinas por si solas no es suficiente para el control de contaminantes. Para alcanzar los estándares de emisión, se coloca un reactor catalítico externo a los vehículos. La función de este es promover reacciones que conviertan NOx a NO2, CO a CO2, hidrocarburos a CO2 y H2O. Otro de los alcances implementado para disminuir la contaminación del aire incluye la modificación de combustibles, y la reduccion de la presión del vapor de la gasolina a fin de reducir la emision de hidrocarburos. La bondad de estos implementos es significativa, sin embargo al igual que otros aspectos de la conducción de un automóvil, estos equipos se desgastan y fallan. Debido a que la falla no limita la operación del automóvil, no son reparados por los propietarios, por lo que los programas de control de la calidad del aire deben de contemplar programas de inspección para asegurar que estos dispositivos funcionan.

39 CONTAMINACIÓN DEL AIRE
La contaminación del aire es uno de los problemas ambientales más importantes, y es resultado de las actividades del hombre. Las causas que originan esta contaminación son diversas, pero el mayor índice es provocado por las actividades industriales, comerciales, domésticas y agropecuarias.

40 La combustión empleada para obtener calor, generar energía eléctrica o movimiento, es el proceso de emisión de contaminantes más significativo. Existen otras actividades, tales como la fundición y la producción de sustancias químicas, que pueden provocar el deterioro de la calidad del aire si se realizan sin control alguno.

41 El aire puro es una mezcla gaseosa compuesta por:
78% de nitrógeno 21% de oxígeno 1% de diferentes compuestos tales como el argón, el dióxido de carbono y el ozono. Por contaminación atmosférica se entiende cualquier cambio en el equilibrio de estos componentes, lo cual altera las propiedades físicas y químicas del aire.

42 Los principales contaminantes del aire se clasifican en:
PRIMARIOS : Son los que permanecen en la atmósfera tal y como fueron emitidos por la fuente. Para fines de evaluación de la calidad del aire se consideran: óxidos de azufre, monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, hidrocarburos y partículas. SECUNDARIOS : Son los que han estado sujetos a cambios químicos, o bien, son el producto de la reacción de dos o más contaminantes primarios en la atmósfera. Entre ellos destacan los oxidantes fotoquímicos y algunos radicales de corta existencia como el ozono.

43 A nivel nacional, la contaminación atmosférica se limita a las zonas de alta densidad demográfica o industrial. Las emisiones anuales de contaminantes en el país son superiores a 16 millones de toneladas, de las cuales el 65 % son de origen vehicular.

44 Los Contaminantes Atmosféricos
Contaminantes Naturales del Aire Fuente Contaminantes Volcanes Óxidos de azufre, partículas Fuegos forestales Monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno, partículas Vendavales Polvo Materia Orgánica en descomposición Metano, sulfuro de hidrógeno

45 Principales compuestos contaminantes
Ozono PM-10 Bióxido de nitrógeno Bióxido de Azufre Monóxido de Carbono Hidrocarburos Plomo

46 Ozono CRITERIOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL AIRE
CRITERIOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL AIRE Ozono: Un promedio horario máximo de 216 µg/m3 (0.11 PPM) Equivalentes a 100 puntos IMECA. CARACTERÍSTICAS DEL CONTAMINANTE Compuesto gaseoso incoloro producido en presencia de luz solar. Oxida materiales no inmediatamente oxidables por el oxígeno gaseoso.

47 Ozono FUENTES PRINCIPALES
FUENTES PRINCIPALES Reacciones atmosféricas de hidrocarburos y óxidos de nitrógeno bajo la influencia de la luz solar. EFECTOS PRINCIPALES Salud.- Irritación de los ojos y del tracto respiratorio. Agravan las enfermedades respiratorias y cardiovasculares. Materiales.- Deterioran el hule, los textiles y la pintura. Vegetación.- Provocan lesiones en las hojas y limitan su crecimiento. Otros.- Disminución de la visibilidad.

48 Partículas Suspendidas en su Fracción Respirable ( PM-10 )
CRITERIOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL AIRE 150 µg/m3 (microgramos sobre metro cúbico) en un promedio de 24 horas, equivalentes a 100 puntos IMECA. CARACTERÍSTICAS DEL CONTAMINANTE Partículas sólidas o líquidas dispersas en la atmósfera (su diámetro va de 0.3 a 10 µm) como polvo, cenizas, hollín, partículas metálicas, cemento o polen. La fracción respirable de Partículas Suspendidas Totales, PST, conocida como PM-10, está constituida por aquellas partículas de diámetro inferior a 10 micras, que tienen la particularidad de penetrar en el aparato respiratorio hasta los alvéolos pulmonares.

49 Partículas Suspendidas en su Fracción Respirable ( PM-10 )
FUENTES PRINCIPALES Combustión industrial y doméstica del carbón, combustóleo y diesel; procesos industriales; incendios, erosión eólica y erupciones volcánicas. EFECTOS PRINCIPALES Salud.- Irritación en las vías respiratorias; su acumulación en los pulmones origina enfermedades como la silicosis y la asbestosis. Agravan el asma y las enfermedades cardiovasculares. Materiales.- Deterioro en materiales de construcción y otras superficies. Vegetación.- Interfieren en la fotosíntesis. Otros.- Disminuyen la visibilidad y provocan la formación de nubes.

50 Bióxido de Nitrógeno CRITERIOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL AIRE
Un promedio horario máximo de 395 µg/m3 (0.21 PPM), equivalentes a 100 puntos IMECA. CARACTERÍSTICAS DEL CONTAMINANTE Gas café rojizo de olor picante.

51 Bióxido de Nitrógeno FUENTES PRINCIPALES
Combustión a alta temperatura en industrias y vehículos. Tormentas eléctricas. EFECTOS PRINCIPALES Salud.- Irrita los pulmones; agrava las enfermedades respiratorias y cardiovasculares. Materiales.- Desteñimiento de pinturas. Vegetación.- Caída prematura de las hojas e inhibición del crecimiento. Otros.- Disminución la visibilidad

52 Bióxido de Azufre CRITERIOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL AIRE
Un promedio móvil de 0.13 PPM en 24 hrs., equivalentes a 100 puntos IMECA. CARACTERÍSTICAS DEL CONTAMINANTE Gas incoloro con olor picante que al oxidarse y combinarse con agua forma ácido sulfúrico, principal componente de la lluvia ácida.

53 Bióxido de Azufre FUENTES PRINCIPALES
Combustión de carbón, diesel, combustóleo y gasolina con azufre. Fundición de betas metálicas ricas en azufre, procesos industriales y erupciones volcánicas. EFECTOS PRINCIPALES Salud.- Irrita los ojos y el tracto respiratorio. Reduce las funciones pulmonares y agrava las enfermedades respiratorias como el asma, la bronquitis crónica y el enfisema. Materiales.- Corroe los metales; deteriora los contactos eléctricos, el papel, los textiles, las pinturas, los materiales de construcción y los monumentos históricos. Vegetación.- Provoca lesiones en las hojas y reducción en la fotosíntesis.

54 Monóxido de Carbono CRITERIOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL AIRE
Un promedio de 11 PPM en 8 horas. CARACTERÍSTICAS DEL CONTAMINANTE Gas incoloro e inodoro que se combina con la hemoglobina para formar la carboxihemoglobina y puede llegar a concentraciones letales.

55 Monóxido de Carbono FUENTES PRINCIPALES
Combustión incompleta de hidrocarburos y sustancias que contienen carbono, tales como la gasolina, el diesel, etc. Otra importante fuente de formación del monóxido de carbono son los incendios. EFECTOS PRINCIPALES Salud.- La carboxihemoglobina afecta al sistema nervioso central provocando cambios funcionales cardiacos y pulmonares, dolor de cabeza, fatiga, somnolencia, fallos respiratorios y hasta la muerte.

56 HIDROCARBUROS Compuestos orgánicos que contienen carbono e hidrógeno en estado gaseoso. Se pueden combinar en presencia de la luz solar con óxidos de nitrógeno y participan en la formación del smog fotoquímico.

57 Hidrocarburos FUENTES PRINCIPALES
Combustión incompleta de combustibles y otras sustancias que contienen carbono. Procesamiento, distribución y uso de compuestos derivados del petróleo, tales como la gasolina y los solventes orgánicos. Incendios, reacciones químicas en la atmósfera, y descomposición bacteriana de la materia orgánica en ausencia del oxígeno. EFECTOS PRINCIPALES Salud.- Trastornos en el sistema respiratorio; algunos hidrocarburos provocan el cáncer.

58 Plomo CRITERIOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL AIRE.
Una norma de 1.5 µg/m3 durante 3 meses. CARACTERÍSTICAS DEL CONTAMINANTE Metal pesado no ferroso que se presenta en forma de vapor, aerosol o polvo. FUENTES PRINCIPALES Combustión de gasolina con plomo, minería, fundición y procesos industriales. EFECTOS PRINCIPALES Salud.- Se acumula en los órganos del cuerpo, causa anemia, lesiones en los riñones y el sistema nervioso central (saturnismo).