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 Primarios Secundarios Origen Gases Partículas Estado físico Tamaño Compuestos conteniendo carbono Compuestos conteniendo azufre Compuestos conteniendo nitrógeno Compuestos fotoquímicos Compuestos halogenados Composición química Gases

Clasificación de las fuentes de contaminación Incendios forestales Erupciones volcánicas Arrastre eólico Descomposición de mat. org. Naturales Artificiales Origen Transportación P. Industriales Extracción de recursos Automóviles y camiones Trenes Aviones Barcos Móviles Fijas Estado Industrias Servicios Puntual Línea Área Distribución espacial

Concentración El nivel de contaminación que tiene un sistema (aire, agua o suelo )se establece en 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 másica cm y concentración volumétrica cv respectivamente, es decir:   Concentración c = ms / V [ML-3] Concentración másica cm = ms / m Concentración volumétrica cv = Vs / V   En donde m y V representan la masa y el volumen de fluido, respectivamente, y ms y Vs 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 típica para expresar la concentración de una sustancia es el 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 / 106 mg = 1 ppm En contraste, las unidades típicas para expresar concentraciones de compuestos en el aire son Microgramo por metro cúbico (g/m3) Parte por millón (ppm).  

Unidades para expresar oncentraciones de compuestos en el aire Partes por millón (ppm) Válido solo para gases Cppm = 106 Vc / V en donde Vc y V representan el volumen parcial del contaminante y el del aire, respectivamente. Microgramos por metro cúbico (g/m3) Válido para gases y partículas Cgm = 106 mc / V en donde mc es la masa del contaminante expresada en gramos. Relación entre ppm y µg/m3 Solo para gases Cppm = Cgm0.08314T / 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 m3 de volumen se sitúa al nivel del mar y se le introduce 10-3 g de dióxido de azufre (SO2). La temperatura del aire es de 25 oC. Si el globo se lleva a una altura sobre el nivel del mar en donde la presión atmosférica es de 650 mm de mercurio: a) Determine la variación de la concentración de SO2 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/m3 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 oC

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 están diseñadas para ser acatadas por los contaminadores. Una norma de emisión es la cantidad máxima de contaminante que permite descargar a la atmósfera la legislación ambiental. Teóricamente ambas normas están relacionadas. La idea es contar con normas de emisión que impidan que los niveles de 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 concentración como al tiempo de exposición a ella. 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 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/m3) a 10 0C y 700 mm de Hg. ¿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 Estudios toxicológicos y epidemiológicos Consideraciones socioeconómicas Conocimiento sobre los niveles de contaminación prevalecientes Tecnología de control de emisiones disponible