Informe final de Servicio Social

Informe final de Servicio Social

Nombre Carlos Octavio Carrasco Ordaz. Matrícula 88239052.

Licenciatura Ingeniería Bioquímica Industrial. UAM-lztapalapa.

División de Ciencias Bioldgicas y de la Salud. Teléfono 277-7289

Trimestre lectivo 96-0 Horas a la semana 20 Título del trabajo

Asesores

Estudlo

de

los pmaesos tisicos y quimlcos involucmdos

en la fonnpclón

de

las preciplkcionr ácidas en la

Zona Metropolitena

de

la Ciudad

de

Méxlco.

Interno M. C. Florina Ramírez Vives. Profesor titular B.

Departamento de Biotecnología. UAM-lztapalapa.

Externo Bióloga Lilia Garcia Galván.

Jefe de la Unidad Departamental de Análisis Estadísticos y Publicaciones.

Dirección de la Red Automática de Monitoreo Atmosférico. Dirección General de Prevenci6n y Control de la Contaminación. Departamento del Distrito Federal.

Lugar de realización Dirección de la Red Automática de Monitoreo Atmosférico DCPCC-DDF. Brasil 74 colonia Centro.

Fecha de inicio 30 de mayo de 1994. Fecha de término 30 de noviembre de 1994. Fecha de entrega 22 de noviembre de 1996.

Clave IBI. 012.94

Proyecto Programa de Precipitaciones Acidas en la Zona tropolttana de la Ciudad de México.

Alumno

Indice

1. INTRODUCCIÓN

2. OBJETIVOS Y METODOLOGIA 2.1. Objetivos

2.2. Metodología

2.3. Actividades realizadas

2.4. Objetivos y metas alcanzadas

3. CARACTERISTICAS DE LA

ZONA

DE ESTUDIO 3.1, Información general de la zona de estudio 3.2. Inventario de emisiones en la ZMCM

I.

5

4. ORIGEN DE PRECIPITACIONES

ACIDAS

4.1, Fuentes de precipitaciones ácidas

a. Fuentes naturales b. Fuentes antropogbnicas

a. Contaminantes primarios b. Contaminantes secundarios

4.2. Principales compuestos precursores de precipitaciones ácidas

5.

METEOROLOGIA

5.1. Aspectos meteorológicos de las precipitaciones ácidas 5.2. Formación de nubes

5.3. Mecanismos de condensación del vapor de agua

5.4. Transferencia de los contaminantes

al

agua de lluvia

a. Procesos de incorporación de los dontarninantes al agua de lluvia 5.4.a.l. Lavado de gases

5.4.a.2. Lavado de aerosoles

5.5. Variabilidad de las lluvias ácidas respecto a diversos factores a. Variaci6n típica durante un evento

b. Variación originada por partículas alcalinas c. Variación dentro de la nube

d. Variabilidad espacial

e. Variación con la dirección del viento y el tipo de lluvia

Indice

6. MUESTRE0 DE PRECIPITACIONES

ACIDAS

25

25

6.1. Depósito seco y húmedo

6.2. Técnicas de muestre0

a. Depósito total

b. Depósito seco

c. Depósito húmedo

d.

Depósito por evento e. Depósito secuencia1

f. Depósito por escurrimiento g. Muestre0 de gotas de lluvia

25 25 26 27 27 28 28 29

7. QUhllCA DE LOS PRECURSORES DE PRECIPITACIONES

ACIDAS

30

7 1. Química de los contaminantes atmoe#éricos 30

7.2. Hidrocarburos 32

7.3. Peróxido de hidrógeno 34

7.4. Formación de compuestos ácidos nitrogenados 35

7.5. Fonnacibn de compusstos dudos azufrados 36

7.6. Quirnica nocturna 37

8. ANALISIS QUfMiCO DEL AGUA DE LLUVIA 40

41

8. I. Recomendaciones para manejo y anúiiuis

de

muestras 8.2. TBcnicas

de

preservación para

el

análicis de metales traza

a. Limpieza del material

b. Fiitraci6n c. Acidiftcación

42 42 42 43

8.3. TB«ricps de anPlicis para meWe8

trozn

44

8.4.MWodosdeanol#u8delp~ugldeNuvis

a. Pokncial

-

h

o pM b. Conductividad (conductftnetro)

c Clorwos

8.4.c. 1. MBtodo argentOmetriC0

8.4.c.2.

Crornatoonlic

de

iocWt

8.4.c.3. Nafelometria

8.4.d.l. M o d o del wlfsto de bruñían 8.4.d.2. M o d o del Wcibto

da

wdio

8.4.d.4. Crornatografia de iones. 48 e. Sulfatos

8.4.e.l. Método de cloruro de bario 8.4.e.2. Crornatografía de iones 8.4.e.3. Método turbidirnétrico

f. Metales: Sodio, Potasio, Magnesio y Calcio g. Sodio

h. Potasio i. Magnesio j. Calcio k. Fosfatos

I. Acidez y alcalinidad rn. Fluoruro

n. Arnonio O. Fierro p. Zinc

q. Peróxidos orgánicos y H202

r. Aldehídos, fenilacilésteres y ácidos orgánicos s. Carbón orgánico disuelto (DOC)

t. Mercurio

u. Metales traza Av3, Cd", Cu", Fe*3,.Pb*2, Mn" y Zn" v. Coloides

4% 48 48 48 49 49 49 49 50 50 50 51 51 52 52 53 53 53 53 54 54

8.5. Análisis de la fase insoluble y de las partículas más pequeñas

(41.2

prn) 56

57 57

a. Estaciones de rnonitoreo 57

b. Técnica de rnuestreo 57

c. Métodos analíticos 58

9. QU¡MlCA DEL AGUA D E LLWIA EN LA PERIFERIA DE LA ZMCM 9.1. Estaciones de rnonitoreo, técnica de rnuestreo y métodos analiticos

9.2. Resultados y discusiones

a. Análisis de gases y PMIO en la atmósfera b. Análisis de pH

c. Análisis de la conductividad d. Análisis de nitratos y sulfatos e. Análisis de aniones y cationes

f. Análisis de

la

variación de los contaminantes y las precipitaciones pluviales g. Análisis de vientos

58 58 62 64 65 65 70 72

10. CONCLUSIONES 74

indice

12. APÉNDICE.

12.1. Tabla de coeficientes de correlacibn 12.2. Tabla de datos

12.3. Efecto de las precipitaciones áei$&a en el wnthnie

79

79

80

84 a. Efecto

de

las

p;BcipjbcKn\98

kidW

en

8bf8tnm acuáticos 84

85 85 86 87 88

90

12.5. Abreviaturas y unidades 92

acid.r en los sistemas terrestres b. Efecto de las pmq&wms

c. Efecto de las precipitaciones BGidpo en el agua de subsuelo

d.

Efecto de las precipitaciones Bcidpr en los materiales y las construcciones e. Efectos

de

las precipit.uOnes Bcidss en los metales

f. Efectos de las precipitsciOnes &¡das en las piedras de carbonatos

. .

.

12.4. Medidas de control

de

las precipitpciOnes Acidas

13. BlBLIOORAF¡A 93

1. INTRODUCCIÓN

La lluvia ha sido un fenómeno importante en la historia del hombre, sus benefcios se hicieron más significativos desde el descubrimiento de la agricultura y por la necesidad de contar con suficientes resewas de agua. En casi todos los pueblos de la antigüedad la lluvia ha formado parte esencial de su cultura; por ejemplo, en el Antiguo Testamento se relata El Diluvio Universal como un evento en el que participan Dios y los hombres (Génesis 6-9). Algunos pueMos agrícolas crearon mitos, ritos y dioses en tomo a la lluvia; un ejemplo es el ritual kachina de los indios de Norteamérica.

En la actualidad las lluvias continúan siendo importantes y ben6fcas debido a que recargan ríos, lagos y mantos acuíferos; pero a diferencia del pasado, las lluvias actuales contienen contaminantes producto de la industriailizaci6n de nuestro tiempo. Estas lluvias arrastran y devuelven a la tierra los contaminantes que fueron arrojados en la biósfera, causando un severo dafio al ambiente. A este tipo de lluvia contaminada con partículas y compuestos 88 le llama "lluvia ácida".

El término lluvia ácida fue usado por primera vez por el químico inglés Robert An- gus en 1872. quien estudiaba el dafio a la vegetaciibn y edificios de la ciudad de Manches- ter, Inglaterra. La idea de que el daño local estaba asociado a emisiones industriales leja- na transportadas por el viento, apareció en la década de los Ws, y fue expuesta por el inglés Eville Gorham.

Actualmente la expresión lluvia ácida ha sido sustituido por precipitación ácida, debido a que la remoción atmosférica de las partículas contaminantes puede ocurrir con o sin la incorporación de éstas a las gotas de lluvia.

El problema de la contaminación atmosférica ha originado problemas secundarios como el efecto invernadero y la precipitación ácida, que han provocado que la sociedad civil. las organizaciones no gubernamentales y los gobiernos comenzaran a adquirir una conciencia ecológica cuyos frutos han sido la creación de reglamentos, normas y leyes ecolbgicas. además de la formación de grupos ecologistas y dependencias oficiales en- cargadas de planear, realizar y evaluar acciones integrales para prevenir y controlar la contaminación. Esta conciencia se ha convertido en acción justo cuando los daños al medio ambiente y a los organismos vivos comienzan a agudirarse; es decir, en el mo- mento en que el costo-beneficio económico, social, político y de salud se vuelven _compa- rables.

El conocimiento de la composición química de las precipitaciones pluviales en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México

(ZMCM)

proporciona un elemento que posi-

Objetivos y metoddogla

2. OBJETIVOS Y METODOLOG¡A

2.í. Objetivos Objetivo general

O Anaiizar los procesos fiskos y quimhs que mtetvM8n en !a f m &

de

precyma- ción ácida en la Zona Metmpdkw

de

la

cl'uded

de

Mico.

ObJetiVOS específicos

* Analizar los procesos meteordógnws ' i n d m en el transporte, difusión y forma-

cidn de Conteminanes pmc-s

de

.

W a s .

Deteninar los fenómenos de transpode

de

masa invducrados en la tmn- ' de sustancias al agua

de

lluvia.

Determinar la genesis quírnkx

de

las precipi- W a s a padu de

sus

preeurse TBS.

.

Revisar los pmcedim¡entos y técnicas anelitices utilizadas para evaluar la pn3cipiiackín ácida.

.

Evaluar los pw4tnetfvs fiskqulmioOS pue carecterzan la prWpit8cii5n Bdde en seis estaciones

de

la Zona MeimpoMana

de

la C&ad

de

Mxim.

2.2. YIIPikkgk

El pn#bnte trabajo _{c o d W}

-rite

en

una

revisbn inblq@a de las posiwbm ai año da 1SQoy un an4üais cb la vorisdbn de lo4 pw&mims

fisiGoquímioos evaluados en

rsir

.d.dori.r da monitoreo.

El ~xocrigo

se

inigb

con

una sebwión de articuloe eapwiaiizados en precipltocio-

neSk4dmque bobj&fos s,

de8pu6a

bo revisaron atgunor Mi-

culos anteriores a 1 gS0 que pudierpn apoyarlo.

Una

vez sdecciona '

dos

todos

los

artículos

se

procedi

a

conirasiar la infonnación para exíraer aquella que permitiera expiicar y de-

sarrollar

cada

o4jetiivo.

El a n M s de los perámetros f i a b q u i m h de seis estaciontw de la Zona bASdr0- pditsns de la Ciudad cb

Mlxico,

se

hizo a prrti de los datos obterildos ' dumntelacem- paña de muostreo de agua deiiuviadelsllo 1984 a cargo de le

Red

Manuai deMonitonw, A t r n m c o de la D iGeneral de Prevención y Control de la ContPminaeión (DOPCC) del Departwnento

del

Dirdrito Federal (DDF). Tambi6n se utilion las bases

de dabs de contaminantes atmosMcos de la RAMA (CO, NOz, SO2 Y PM1,) y

se

recu-

Objetivos y metodologla

m ó a los datos de precipita&n pluvial de la Dirección General de Construcción y Opera- ción Hidráulica (DGCOH).

Todos los datos fueron analizados y relacionados cuantitativa y cualitativamente para explicar con base en la revisión bibliográfica, el comportamiento de los contaminan- tes y su relación con la precipitación ácida.

2.3. Actividades realizadas

Entre las actividades que se realizaron, las más importantes fueron:

Ordenación y actualización hasta 1995 del acervo bibliográfico del Programa de Pre- cipitaciones Acidas a cargo de la RAMA.

Ordenación de los resultados obtenidos en campañas de muestreo de 1987 a 1994. Visita a las estaciones de la Red Manual de Monitoreo Atmosférico.

Revisión bibliográfica en publicaciones especializadas

2.4. Objetivos y metas alcanzadas

En este trabajo, de acuerdo con el objetivo general, se presenta un panorama del estudio de las precipitaciones ácidas que involucra sus orígenes, fuentes, fenómenos meteoroiógicos, qulmicos y fisicoqulmicos; así como los métodos de muestreo y análisis químico utilizados en la Ciudad de México y en otras ciudades en donde existen progra- mas de estudio de precipitaciones ácidas.

Los objetivos específicos se cubren a lo largo del texto. En el análisis de los pro- cesos meteorolbgicos se expone corno los compuestos precursores de las precipitaciones ácidas son transportados por el viento y de que manera las condiciones meteorológicas influyen en su formación; tamben se describe de una manera sencilla y accesible las

ecuaciones que rigen los fenómenos de transferencia involucrados en el paso de los contaminantes desde una fase gaseosa o sólida hacia las gotas de lluvia.

Los procedimientos de análisis químico y origen de las precipitaciones ácidas se explican ampliamente en sendas secciones, en las que se describen las metodologlas de análisis usadas a nivel mundial y algunas reacciones involucradas en la formación de los

compuestos que originan la acidez de las precipitaciones.

Una meta alcanzada fue examinar los resultados de la campaña de 1994 y obte- ner conclusiones que ayudan a comprender la variación y el comportamiento de las pre- cipitaciones ácidas en la ZMCM.

Objetvos y metoddogla

pueden adentrarse fácilmente en los aspectos más importantes de la formación y trans- porte de los precursores de las precipitaciones ácidas. Para lograr esto y evitar que a@- na sección resultará demasiado elemental y por lo tanto aburrida para el especialista, se analizó e incorporó la información más reciente respecto al estado actual

de

las precipi- taciones ácidas.

RESUMEN

En e& documento se tocan ialewm asfwctos de coníamhción atmoWfka y

sus fuentes, también se

demmben

.

ahw-prp.ctos- ' inwlu#sdorenla

después

se prersntan dos moddos de in-

se hoce un ani#Ws de formacibn

de

la lluvia ácida e in-

corporación

de

los contaminantea ai

-

da

Huvia;

los procesos quimicos y fotoquirnicos, a partir

de

los

cuaies los

precursores

de

las

precipi-

taciones &¡as y gwiwnnloscamprnstos~qwse

incorporan al agu s diatinias iécnicas de muestm utiilia-

das en el Programa

de

Prscipit-A<idar en ia Z M M y &ispubs se

campwan

los

métodos de análisis químico usados para caracterizar la lluvia ácida

en

diferentes lugares del mundo, en

esta

pafte se incluyen lo9 m&odokg¡as usadas en el programa

de

precipi-

de los

cknoa

prove- taciones

de

la Ciudsd

de

Móxico.

Se incluye también una dmcnpah

cados al ambiente.

OCKkia en

ds

zo-

Para m i n a r se hace un

PnOürL k

lo ritusoidn

de

las pmrpdauoniw

mwwwar,

d.bid0

a 4 pncipi-

Asirnimo, se preso&

un

anáikis

de

la vpripción de ks mnbmhmW presentes

q u S ~ ~ c l ñ h a V s r i e c i 6 n , ~ S 8 ~ I s ~ ~ l o c m e nla s r t m w e r a y s u ~ ' aswtamkuoaaUREsnter, pni.nt.reneiaguadeIkwia.

. .

. . .

seis eetpciones

nas suroe& y

ción pluvial y al transporte de pracwsores.

Características de la zona de estudio

3. CARACTERhTICAS DE LA ZONA DE ESTUDIO

3.1. Idomiación genoral

de

la zona

de

estuúio

La ZMCM se sitúa en el antiplano mexicano cuya extensión es 9560 km'. Esta constituida por 16 delegaciones políticas en el Distrito Federal

1

17 municipios conurba- dos en el Estado de México. Tiene una superficie de 2500 km de los cuales 1200 km' están urbanizados. Se localiza a una latitud de 19 261 3 norte, una longitud 99 07' oeste y a una altitud media de 2240 metros. AI suroeste y sureste esth rodeada

de

montañas, dos de las cuales tienen más de 5000 metros de altitud. Dos valles localizados al noroes-

te y el noreste, hacen al viento converger y llevar los contaminantes hacia el centro y el suroeste de la Ciudad de México'.

El clima es tropical influenciado por la alütud. La temperatura oscila de 5.3 OC (promedio mínimo diario en enero) a 26.5 "C (promedio máximo diario en abril y mayo). La temporada de lluvias inicia en mayo y termina en octubre y es causada por los vientos predominantes del Golfo de México y el Océano Pacifico. La precipitación anual varía de

600 mm en el este y noreste (clima seco o semiárido) a 1100 mm en el noroeste y suroes- te. Los vientos predominantes tienen una velocidad promedio

de

2.4 m/s y una dirección

noreste suroeste durante el día'.

En la ciudad se presentan una serie de fenómenos conocidos como islas de calor urbano e inversiones térmicas, los cuales provocan que los problemas de contaminaci6n atmosférica se agudicen. Algunos de los factores que los provocan son la altura a la que se encuentra la ZMCM, la gran concentración vehicular, el número elevado de edificios y

la gran cantidad de calles pavimentadas3.

La población en 1995 ascendía a 18 millones

de

habitantes. Las proyecciones indican que la tasa de crecimiento de la población es

de

1.4 % anual io cual significa que la población para el año 2000 será

de

24.44 millones de personas. En la Ciudad de Méxi- co reside el 55 % de los habitantes de la ZMCM y el 45 % en los municipios conurbados del Estado de México'.

El presente trabajo se realizó en la ZMCM, en seis estaciones de monitoreo perte- necientes a la Red Manual de Monitoreo Atmosférico de la Dirección de la RAMA que depende de la DGPCC del DüF. En la ilustración 3.1 se muestra la distribución de las estaciones de monitoreo de precipitaciones ácidas durante la campaña de muestreo de mayo a octubre de 1994.

'

Cír. Hodistein, Heidi. (ISeO) Confaminaddn Fotoqvhnica en la Ciudad de MBxioo.Tesis de Licenciatura. Facultad de Quimica. UNAM. MBxico; R m s I., Belmont Raúl y Jauregui E. (1905) Seasonal variation of at- mospheric lead levels in three sites in _Mxko City. Aítnósfera. Vol. 8, pp 157

-

188.

'

Cir. Rosas. op. cit.

'

Cir. Hochstein. op. cit.

'

Cir. INEGi (ed.) (1901) Censa de PobM6n y V~ienda 1990, Insüiuto N a W de Estadistica. Gwgmíia e

Caracterlsticas de la zona de estudio

Servicios Transporte

Total Vegetación y suelos

3.2. Inveníarlo de emislones en la ZMCM

1077 7217 948 5339 398433 413014 10 18842 12200 2348497 91 787 555319 3026645 75

425 337 O O O 38909 484246 12

451 614 45468 2358141 128848 1025760 4009629 I00

El inventario de emisiones es un estudio que permite identificar los sectores y la

La

ZMCM

es el centro político, administrativo y económico del país, en esta se asientan 13 269 empresas de servicio, de las cuales 10 434 se encuentran en la Ciudad de México y 2 835 en el Estado de México.

El sector transporte es la fuente más importante de emisiones, se estima que ac-

tualmente circulan de 2.5 a 3 millones de vehículos automotores, de estos aproximada- mente el 45 % tiene más de 10 años de uso. Este sector emite anualmente 3 O17 668 toneladas de contaminantes.

intensidad con que se generan los contaminantes.

Se estima que actualmente se realizan más de 36 millones de viajes persona al día, de los cuales el 3 % se realiza en taxis, 50 % en transporte público (colectivo, metro, trole- buses y autobuses) y 25 % se realizan en autos particulares. Los Últimos son responsables del 50 % del total de emisiones provenientes del transporte.

En 1994 se realizó un inventario en donde se calculó que el total de emisiones es de 4 O09 629 Toniaño. La contribución en masa y porcentual de cada sector puede apre- ciarse en las tablas 3.1 y 3.2 respectivamente.

servicm

Transporte

Vegetación y suelos

Total

Tabla 3.2 Inventado de emisiones 1994 en la ZMCM (Toniano).

0.2 15.9 0.1 4.2 38.9

4.2 26.8 99.5 71.3 54.1

94.2 0.0 0.0 0.0 3.8

100 100 100 100 100

Caracteristkas da la zona de estudio

Diesel CombuStóleo

Gaclbleo Gas LP

Gas natural Total

parte del sector seivicios representa el 39 % del total detrwlo a que en este @or el mer- cadeo y la distribución de gas LP tienen aportaciones ~igniñcativas~.

La actividad económica de una ciudad puede valorarse a traves de la demanda de energía, que a su vez permite tener un parámetro de la calidad del aire, por eso es impor- tante tener una visión del balance enetgbtico en la ZMCM. El consumo de energía se dis- tribuye corno se indica en la tabla 3.2'.

12 n s. 12

n s ns.

2 2

3 7 10 20

9 15 1 25

56 9 25 11 100

Otigen de precipitaciones ácidas

4. ORIGEN DE PRECIPITACIONES

ACIDAS

La contaminación atmos%rica puede ser ocasionada por la presencia de compo- nentes adicionales a los naturales en la atmósfera, los cuales pueden ser gases o particu- las en suspensión; o bien, por el incremento de la concentración de los compuestos nor- males, que los convierte en peligrosos. En la tabla 4.1 se presentan las sustancias y con- centraciones de una atmósfera no contaminada.

Tabla 4.1 Componentes permanentes y variables an la atmósfera.

Oxigéno Arg6n

Bióxido de carbono Ne6n Helio Kript6n Xen6n Hidrógeno Metano

6xidos de nitr6geno Mon6xido de carbono Agua

Ozono h i d o nítrico Acid0 sulfhídrico Bi6xido de azufre Arnoniaco

Bióxido de nitr6geno Mon6xido de nitr6geno

20.948 0.934 0.314 0-2 18.18 5.2 1.1 0.09 0.5 2.0 0.5 1.1

0-0.07 (sup.) 1-3.0 (20-30 Krn.)

(0-10) ElO" (0-20) EIO" Trazas Trazas Trazas (2-20) EIO"

En condiciones naturales el agua de lluvia es ligeramente ácida debido al equilibrio que se alcanza con el bióxido de carbono (COZ) atmosférico:

COZ + H20 -+ HzC03 -+ HI + HCOB

Origen de precipitaciones &idas

4.1. Fuentes

de

pr8cipil.cione.s ácidas

Las precipitaciones ácidas' son producto de la contaminación de la atmósfera, provocada a partir

de

wtnpwsios emitidos por uno o dos tipos

de

fuefkes naturales y antropogénicas.

a. Fuentes naturales

Este tipo de fuentes tiene mayor importancia en las zonas rurales, en donde la influencia por los aseniamientos humanos es poca y la presencia

de

contaminantes de origen urbano se debe al trpnsporte a grandes diatuncias derde las zonas en

donde

iue- ron emitidos o generados.

Entre los precursom de las Ixscipitpciones ácidas

de

origen natural se encuen- tran,

Compuestos sulfwedos. Estas sustancias se originan en la naturaleza por la actividad volcanica y aígunos prooesos bkghiws, como el mobboiiimo

de

aigwm micro- organismos.

Algunas evidencias sugieren que porte del azufre emitido a la atmdsferp tienen su

fuente en la poüvidad microorgsslicrmor .AIpJnoScompuutogdsongon~t- co m: suffiro

de

dimaib (CH&CHs), ácido uiiíWco (l+Sü4), sulkto

de

amoni0

((NH.,)~o~). sulñt4

de

sodio

(&so4)

y SUMO

de

Compuestos nitrogrmedos. Estos se originan en los procesos metPbblicos de mÑroorga-

nismos y pisntpe. Es convenisnte mencionar que estos cmpwsbs cansWuyen

parte importntb

de

los org.nirmos vivos y perticipsn en loa ddoa n a i u h que

mantienen su equüibno

Pariícuias.

Las partidas i- presdes en la atmósfm son producto

de

erupcio-

nes v d c ó n i y quema de bionur9. En geinnl tienon un diámetro mayor

de

2

pm, además, la mayor pa& d 4 n par

eknmtas

como

riW,

alumi- nio, fmrro, sodio, potash, &o y msgcp.uO. Una

fuente

importante de partículas

es

el mar, por eso en

las

zonas caskems se rq@&an c~ncentrocionss elevadas

de

eetas sustancias en el agua

de

W m . Las partiadas

de

origen orgánico estsn com-

pusstas en su mayoria por microorgrnirmos, hongos y boctsrias, tambih por pro- du&m lib.radoó por lor pi#dio oomo semillas, poien, esporas, ceras y minas.

(caso4)

'.

Ofigen de precipifaciones ácidas

Compuestos ogánicos e inoqánicos. Entre éstos se encuentran los terpenos producto de emisiones de plantas y árboles, se incluyen también hidrocarburos como el iso- preno y el a-pineno, los cuales son precursores de ácidos orgánicos.

b. Fuentes antropogénicas

Estas fuentes originan emisiones de contaminantes y son resultado de los asen- tamientos humanos y de las actividades produdivas, económicas y de transporte propias de las ciudades. Inciden principalmente en las zonas urbanas y provocan la formación de contaminantes secundarios. Éstos compuestos pueden ser emiiiis por tres tipos de fuentes: fijas, de área y móviles.

Fuentes

fijas.

Están constituidas por inmuebles como fábricas, refinerías y plantas indus-

triales que arrojan a la atmósfera sustancias como SOz, NO,, CO, COZ, hidrocar-

buros y partículas.

Fuentes de área. Son puntos de emisión pequeños o de gran número que no son consi- derados como fuentes fijas. Sus emisiones son menores a 10 Ton/aAo. Como ejemplos están los talleres de artes gráficas, tintorerías, panaderías, hospitales, hoteles, gasolineras, restaurantes etc.

Fuentes mbviles. Aquí se incluyen vehículos automotores como automóviles y camiones

los cuales son responsables de la mayor parte de CO, hidrocarburos y NOx que se encuentran en la atmósfera de la ZMCM.

4.2. Princlpaks compuestos precursores

de

precipitaciones &idas

Cuando

las

sustancias contaminantes se emiten directamente desde sus fuentes hacia la atmósfera se llaman contaminantes primarios; una vez en la atmósfera, &os u otras originalmente inocuas participan en transformaciones fisicoquimicas que producen contaminantes secundarios.

a. Contaminantes primarios

Bióxido de azufre (SOz). Es uno de los principales precursores de las precipitaciones áci- das. Cuando reacciona en la atmósfera produce ácidos como el HzSO4. Todos los autores coinciden en que este contaminante proviene principalmente de la quema de combustibles que contienen azufre en su formulación. En la ZMCM la sustitu- ción de combustibles con menor contenido de azufre favoreció la diminución de la concentración de SO2 en la atm6sfera en los Últimos años.

óxidos de nitrógeno (NO,). Además de ser precursores del ozono, son generadores de HNOS el cual es un ácido fuerte que provoca la acidez del agua de lluvia, su origen

Origen de pnsc@iiac~nes ácidas

combustión debido a los altas temperaturas por la reacción

entre

el oxígeno y el nitrógeno.

NZ+Oz

+

NO+NOz+NzO

La t r d ’ mde

NO,

primarbs a NO, secundaMa, (2.6 % h”) es mOis r&wia

quo

h

de

so,

(1.Q

w-’).

coma conuouiwxipde

orts

oltr

tus

detraiufomtseibn y de unprcp»liocruáarits

.

deakui6n,d e # x m d i r i o e 6 ~ c s r t 3 a d e k i m fuenies de emisión.

TUM. 4.2 0- de los principales compuestos niiqenados en la ZMCM‘O

I

NO

El

80 $6 es de origen natural, el

20 %es producto theoombrrcltibn

químicas, su origen no es antmpog8nm. Participa en madones fotoqulmicas

Paracipa en reacciones fotoquímicos

b.

C o n t a m i ~ a s c u n d e r i o s

Ozono (O3). E5ts mpueato se forma a partir del NO2 que oxida al 02ab-. Pro- voca la oxidsción de loa contrminanbss primarios lo c w lsu tr-dn ~ ~

en

Bddos

que wincorpon

n

el agur, de Iluvip. Se forma por rea@

ciom5 fotoqulmices en la attrhíera.

N&?to.s

da

pemxiaoüo (PAN). Son oxMmk18 fuertes, producto de I n

entre hidroam ros y 6xKlos <k nypBg.no, la tu8eckb

es

i-

ble por lo cual se ha conriderado como una reserva de óxidos de nWgeno. AI igual que el ozono estos mpwrtos parkidpan en la f o r m d n de compwrtos

ácidos.

Peróxido de nitrdgeno y tadWes

libres.

Ambps especies provocan la formación de

es-

~ q u e i n t a v k i l c m ~ #n los reeocionbsdefonnpci6n de

compms-

tos áados”.

’O cfr. Hodw(dn. op. cit.

-__I___

--

,. .

Meteordogla

5. METEOROLOG~A

Los fenómenos y elementos meteoroldgicos son muy importantes en el transporte y depósito de sustancias contaminantes. Por ejemplo, despub

de

que el SOz y el NO,

han sido emitidos a la atmósfera, se transforman en suifato y nitrato respectivamente, los cuales al combinarse con el vapor de agua se transforman en ácidos sulfúrico y nítrico; estos ácidos regresan a la tierra combinados con agua en forma de nieve, rocío, niebla, neblina, agua nieve, lluvia granizo, etc.

El viento es un elemento muy importante en la distribución espacial de las precipi- taciones ácidas en la Ciudad de México, pues de acuerdo con los especialistas en trans- porte por viento las precipitaciones ácidas ocurren viento abajo de las fuentes de emisión.

Muchos investigadores a nivel mundial desarrollan modelos que tratan de explicar la distribuci6n espacial de los iones del agua de lluvia en una área determinada, a partir de su fuente de emisión y la dirección del viento, de este estudio se deriva una frase me- teorológica muy apropiada: La contaminaci6n va hacia donde la lleva el viento".

Los

contaminantes atmosféricos pueden generarse y depositarse localmente, pero también pueden ser arrastrados a cientos o miles de kilómetros por los vientos prevale- cientes. Este fenbmeno es conocido como Transporte Aéreo de Contaminantes a Gran- des

distancia^'^.

5.1. Aspectos rnehomfógfcos üe ias pmlpH.ciones ácidas

Una vez en la atmósfera, los contaminantes tienen cuatro destinos posibles: 1)

depositarse por precipitación seca, 2) depositarse por precipitación húmeda, 3) transpor- tarse a otra región o 4) Itegar a la estratosfera. Considerando el tercer punto, el destino de los contaminantes atmosféricos esta influenciado por el viento y los sistemas atmosféri- cos, de acuerdo con estos factores, la concentración dependerá de la difusión producida por el viento, de los movimientos convectivos del aire y de su incorporación en las nubes.

Cuando los contaminantes son aerotransportados a grandes distancias, el tiempo de residencia de estos en la atmósfera es un factor que influye en la distancia que pueden recorrer antes de precipitarse. Para el SOz el tiempo de residencia varía de 1 a 6 días, mientras que para el NOz varía de 2 a 20 días. Es claro que a mayor tiempo de residen- cia, los contaminantes pueden ser transportados a mayor distancia, a cientos o miles de kilómetros de la fuente de emisión y depositarse en

zonas

en las que no hay fuentes an- tropogénicas". Por este motivo es conveniente muestrear en lugares viento abajo a dife- rentes distancias de la ZMCM

Cir. Henry, J. 0. y Heinke. G. W. (laSS) Envimmntai Science and€ngiheering. Preniica Hall. USA. pp

11

124-1 40.

'3 ibidem.

üoriing. S., Davies, T. (1995) Extending duster analysis-synoptic meieorolcgy links io charaderise chemC

Meteomlogla

La transportación &rea de contaminantes es importante en siüos donde no hay fuentes de emisión wrcanas y los caminos son poco transitados,

d.bid0

a que las sus- tancias que se depositan provocan los mismos danos que en los lugares donde se emi- ten. En particular, en la ZMCM el origen de la mayor cadiad de contpminsnteS es local

debido a la gran cantidad de industrias y vehículos que existen en la zona metropolitana (ilustración 5.1).

Los contaminantes atmodéricos pueden seguir cualquiera de los caminos que existen para su transformación química y transporte. El

drP6J50

es una vía pcwiblo

para

la transferencia de contaminantes ambientaks, que se liga a la transformación

de

los

mismos15.

IlustmcM &I Algunes de lasaspnncipeles sugtwws ' presentes en la atrn6síem de la Z M , en donde las fuentes de emisibn son fundemeniaimenie locales.

La Uuvia ácida crrt8 muy nkcionada

con

la

fonnacidn de nubes, porcrsts razón

es

im- ampndercomo

se

forman y que meosnkmcw tMin i n v m

en

los procssordeprecipitscib n.

Las nubes se

onginan

por

lo general

a partir de movimientos ascendentes de aire

húmedo,

que durante su ascenso se e m

debido

a Ir diominuGidn

de

la prssibn at-

modduica con la altum y

al

aittiunknto qua

ocum

durante la exponeión. de

tal manera que una parte del vapor de agua se condensa para formar nubes.

' 5 C f T . ~ , J . , C o n k o , K . , y C h w c h T . ( 1 9 0 1 ) A b n u p h a i c w a á t n a , ~ t o c h e . s p u k e b s y :

Meteordogla

Uno de los componentes del aire es el vapor de agua wya cantidad máxima pre- sente en la atmósfera depende directamente de la temperatura. A medida que ésta au- menta también se incrementa la presión de vapor y mayor es la cantidad de vapor que puede contener, cuando se llega al máximo de humedad puede comenzar la condensa- ción formándose pequeñas gotas de agua que en conjunto forman las nubes, las nieblas, el rocío u otros hidrometeoros.

~ $ + “ 4 W F >

En términos reales, no es suficiente que el aire esté saturado (máxima cantidad de vapor que puede contener el aire a una cierta temperatura) para que se formen las nubes; además, es necesario que se cumplan dos condiciones 1 ) que exista cierto grado de so- bresaturación del aire y 2) que estén presentes pequeñísimas partículas sólidas suspen- didas, llamadas núcleos de condensación, en las cuales pueda depositarse el agua que condensa. Los núcleos de condensación pueden ser: polvo atmosférico, polen, sal mari- na, aerosoies y hasta las mismas partículas contaminantes”.

5.3. Mecanismos de condensación del vapor de agua

Las nubes se forman a pattir de la condensación del vapor de agua, proceso que ocurre a través de tres mecanismos principales: enfriamiento, mezcla y evaporación.

Enfriamiento. Una masa de aire inicialmente no saturado de vapor de agua puede sobre-

saturarse, si se enfría lo suficiente por deibajo de su punto de rocío, por ejemplo durante la noche cuando masas de aire templado y húmedo avanzan sobre suelos frios; o bien, cuando una masa de aire hiirnedo se desliza sobre una capa de aire notablemente más frio.

Mezcla. Si una masa de aire húmedo se mezcla horizontalmente con otra de aire frío, puede dar origen a una masa con temperatura inferior al punto de rocío

_.

Este es el proceso por el cual se producen las nieblas y tiene poca importancia para la formación de nubes.

Evapomci6n. Este tipo de condensación se origina en superficies de agua a temperatura superior a la de la masa de aire que se encuentra encima. Entonces, el oceso de evaporación suministra suficiente vapor para llegar a la sobresaturación

r

.

5.4. Transferencia

de

los contaminantes ai agua de lluvia

a. Procesos de incorporación de los contaminantes al agua de lluvia

Dentro del estudio de la lluvia ácida uno de los elementos al que se le presta más atención, junto con la composición y el transporte a grandes distancias, es la incorpora-

’*

Cir. Ayll61-1, T. T. y Guüérrez, R. J. (1983) Introducwón a la Obsew& MeteoroMgice. Editorial Limusa. México. pp. 8788.

”ibidem.

ci6n

de

los contaminantes al agua de lluvia. La comprensi6n de este procego involucra fenómenos

de

transfersncia

de

masa y eficisncia

de

cdiabnes,

debido

a que lar surtan-

cias presentes en la atmóskera se encuentran en forma sblida, líquida o gaoeosa.

Los contaminantes pueden incorporarse al agua

de

lluvia durante la f o W n de las nubes; o bien, pueden incorporarse a estas durante la calda

de

las gotas; es decir, en el trayecto entre la nube y el suelo. A la primera forma de incorporación se le llama lavado dentro de la nube o rainout y a la segunda, lavado fuera

de

la nube o

washout.

Lavado dentro de la nube o rainout. Es el proceso mediante el cual las particulas a t a - minantes sirven como núcleos

de

condensación. De esta manera se incorporan a la nube durante su proceso

de

formación

Lavado fuera de la nube o washout. En este proceso los gases y las partículas se incor- poran por absorción a las gotas de lluvia durante su caída desde la nube hasta el suelo

La transferencia

de

contaminantes no s6lo ocurre durante la

caída

de las gotas de Iluui9, también Qxicrte trsniportr deguisren n u b ckbido aque d vrpwconden.pdo

mmümecondiolaner ' deeqiailikioconlosgsmssbnoollncos

.

,

de

hecho QI &e equai-

brio con el COZ

lo

que provoca que la lluvia tenga un pH natural

de

5.6l*.

Entre las erpeciss que se encwntran en la atmósím a i g m s pmfemniemente

m e n d proceso

da

lsvadodsntro

da

la nube y

otm en

el lavado íuera

de

la nube. En la bbh 5.1 se praaentsn migunas swtpnaas ' caraotsrirticss

de

ambos proc;sros.

HNOS

T.blri 5.1 P mde incorporeción ' de algunas especies al agua de lluvia

NO,

Ca'2 M a + 2

Se han redupdo ettudms durante varios eventos de lluvias y se ha notado que al

de

lu @c4aeaorrmnts conlodlirni- concenW6n alcanza su msximo. inicio

ds

un evento la

nucidn del radio y que en la porte m a l

Este comportsmirmt ' o se explica

de

la sifpknte manera: Est& co8

de

fonnnción

de

nubes, que

lacmdmwmb

.

sereplllnen

culpc y gams,

despuh

k sigue la colidón y coabscencia

de

las gotas

m b

pesadas lo

que provoca una c o ' wuniforme

de

sustancias en funckh tamello

de

la gota. Confwfftcraesto, wcWeríac0nchiir q w c t p o w e r c k w i

de

la unifwmidpd d.con- c e n t m ~ es debida ai lavado bajo la nube

.

'O Cfr. pduls, H. (I@%@) Ehnyo cnsliooo de la ' quMoa~lajnu@W#n Piwis, en el V ü s de

M x h . Teak de M.wMa. Fawitad de Ingankia. UNAM. M6xiw. pp 68-73.

Meteorología

En principio, para entender este fenómeno, se debe distinguir entre el lavado de gases y de aerosoles, el cual ocurre siguiendo diferentes mecanismos

de

incorporación.

A continuación se presenta un modelo para lavado de gases y otro para aerosoles, ambos realizados a partir de la medición de la concentración de sustancias en la gota misma. Este estudio ha permitido observar que durante el lavado de gases y de partlculas grandes aumenta la concentración de sustancias al disminuir el tamaño de la gota".

* I ,

.

5.4.a.l.Lavado de gases

En el lavado de gases se consideran dos situaciones diferentes: equilibrio y no equilibrio. En la condición de equilibrio no existe dependencia entre la concentración y el radio de la gota. Para la condición de no-equilibrio la cinética de control de los gases esta descrita por la ecuación de Walcek, Pruppacher y Waltrop:

donde

c,

D,

f,

P.

Pa, aupar

r

R

T

t

concentración de la especie gaseosa a en la gota

tiempo.

coeficiente de difusion de a en el aire. coaficiente de ventilaci6n en el aire.

presión parcial de a en la fase gaseosa.

presi6n parcial de a en la superficie de la gota. radio de la gota.

constante de los gases.

temperatura.

De acuerdo con este modelo, la tasa de lavado de gases es directamente propor- cional a la diferencia de la presión de vapor entre el gas que se encuentra en la atmósfera y el que está en la supefñcie de la gota. Tambian es proporcional al coeficiente de difu- sión del gas en el aire, además, la razón de lavado del gas es proporcional al coeficiente de ventilación, definido como relación del Wjo másico del gas

desde

o hacia la gota para los casos de movimiento y poco movimiento de la gota; la misma ecuación muestra que la tasa de lavado está inversamente relacionada con el cuadrado

del

radii de la gota. To-

mando en cuenta que las gotas mas pequeñas tienen una velocidad terminal menor, es de esperarse que la concentración se incremente con la disminución del radio.

Cir. BBchmann, K., Haag y Raer, A. (1993) A Reld study to determine the chemical content of individual

20

raindrops as a fundion oftheir size. Amiospheric Environment. Vol. 27A. No. 13. pp. 1951-1958.

5.4.a.2.Lavado de aerosdes

En el lavado de aerosoles, la eficiencia de colisión E es el pafámetro que controla la concentración de aerordea en la gota en M ó n del tamatio

de

la gota.

donde

E

~ d e c d i s i ó n .

a ypd/odf?lagota r mdio del serwol.

v

,

,

v

vebcidad terminal

w.

La sficienoia de cdioión Srto

dbfinidr

como el cociente de la mesa

de

aerosol la- vado y la masa total de aemd en

el

pwod.

una

colwnns de aim. La

eRcmaie

de coli siónestáenfunción deitMIfiode ia gota yde la pSmads, para Is0 psrtiCulailmá8~-

des

la

eficiancia

de colisión se in- con Ir diminuQbn del radii de la gota, por eso

se immenta la pendients de la fwrcidn. Para partida8 peqwnOe la nubnma efichch ocwreen gotas con radii de 500 pm. En ierg&s de radio mayora

500

pm,

la Qflckncia

de

colisi6n

disminuye ai aumentaFd iadb

d.

lagoin,

d.bid0

ai aunmnto

dd

tamaño de

las gotas W a d 0 con la VelOcKlad de calda.

que

AdemOs

de

los

mecanismos

de lav.do, exiaan diveraos efdoe aclrolorrPles afectpn el comportamiento cbwrito ant&mmb

.

Uno

de

lo6

m&

impxkahs (w

la

ma-

poración

de

las gotas durante su caída.

tar

potrn más pequ4iia6 piarcrntan

menor

velo-

cmlasgotas pequeñas se incrementa mOs que en la^ gotas grandes l.

contenido de aeroedes en el aire.

. .

cidad terminal y evaporaeh +da. Al evpporarse el apa, la concentrsción '

5.5.

vw&wadkkru~tllYlCCLO*~m-

se ha

dWMd0

que a menor vdumon de Iiuvis ea

m a p

la

par

lswdo hwra

da

la

nube.

Ed.c#unpOltp-

EnHwutigocionec

concuitr;sr;ibn&conbmwntw~

miento se e@ka en #mkm de

laeapema&

' deIwgoQIauuidocunatmlrckl aire seco, lo que

da

por

nrultdo

UM

dk

d u m b J inicio del evento de lluvio y U M gran - e n pm@tawm

.

d.pooovokrmsn.

.

.

'

La v a W 6 n

de

la ' wnrultododsla -detwproclsros:

1. Captura de aerosdes por dWón durante la lluvia.

2. Evsporeci6n al inicio de la Iiuvia.

Meteorologla

Lo anterior permite comprender porque exclusivamente a partir del volumen colec- tado no es posible explicar la variación de la concentraci6nZ.

a. Variación típica durante un evento

Los cambios del pH durante un evento se deben a que al inicio de una tormenta, las primeras gotas caen con alta concentración de ácidos, los cuales no son neutralizados por compuestos alcalinos durante la caída de las gotas (lavado fuera de la nube); al con- tinuar el evento de lluvia las partículas alcalinas que se encuentran en la atmósfera se incorporan más fácilmente a las gotas y el pH aumenta; por último, si la tormenta continúa y las partículas alcalinas han sido suficientemente removidas, el pH disminuye debido al agotamiento de partículas alcalinas y a la incorporación, a las gotas, de ácidos producidos por oxidantes durante la lluvia.

Este comportamiento varia en función de factores como la altitud, la proximidad de las fuentes de emisión, la presencia de partículas alcalinas y precursores gaseosos de compuestos ácidosz3.

b. Variación originada por partículas alcalinas

En un análisis realizado al agua de lluvia en Israel se determinaron aerosoles de rango micrométrico y sub-micrométrico. El pH menor a 2 fue ocasionado por la presencia de ácido sulfúrico, mientras que el incremento del pH fue asociado con el tamaño de las gotas de agua debido a la disolución ocasionada por la condensación, la nucleación o el lavado de polvos minerales como yeso, calcita y dolomita; además se determin6 que las gotas de agua de lluvias ácidas y alcalinas contienen cantidades significativas de azufre. Sin embargo, se distinguen porque las gotas alcalinas contianen minerales y sales en solución tales como NaZSO4, MgS04, Caso,, Kzso4 y NaCl 24.

c. Variación dentro de la nube

Dentro de la nube ocurren procesos que incrementan el valor del pH, estos son: disolución por condensaci6n, coalescencia y reacción con partículas alcalinasZ5; los dos primeros son físicos (lavado dentro de la nube), mientras que el último es un proceso químico. En contraste, otros proceso como la oxidación de SO2, lavado de gases y partí- culas reducen el pH

=.

C t . Khwaja. H y Husain. L. (199ü) Chemical characterization of acid precipitation in Albany, New York.

Cfr. Johnsson. P., Reddy. M. (1990) A monitor for continuous measurement of temperature, pH and condue

22

Atmospheric Envimmnt. Vol. 24A, No. 7, pp. 1889-1882.

tan- of wet precipitation: Preliminary resuits from the Adirondad mountains, New York. Atmospheric Envi- ronment. Vol. 24A, No.1, pp. 233-238.

en el Valle de México. Tesis de Maestría. Facuhad de Ingenieria. UNAM. MBxico. pp 66-73. 25 ibidem.

23

Cfr. Ganor. op. cit.; Padilla, H. (1989) Estudio analíücu de la composicidn qulrnica de la precipitsci6n p l w a l 24

Cfr. Ganor. op. cit.

d. Variabilidad espacial

La vanaci6n espacial se define en términos del coeficiente de vanaci6n (CV) o por la dwviacibn estándar relativa. El CV está definido como la desviación estemlar simple de una sene de pesos medios

de

precipitación en vanos sitios de muestreo en una zona ur- bana, dividida entre la media aritmbtka, expresada en por ciento

A _priori, puede esperarse que la v a r i a b i espacial se incremente con el grado

de

he- ’

de

Irs

fubntss

de

emioi6n, con las

difsrencias

entre

los

sioos

de

muertreo y de su p r o x i m i con las fuentes

de

emisi6n.

Este tipo de anáiiris es muy interesante, su obptlvo es determinar que tan homo-

g é m n t e

est&

disitibuida alguna sustancia. Cuando las

sustsncws

’ emi(idestisnenel

mismo tipo de fuente se puede esperar que su variabilidad sesí simidar, sin embwuo las distancias respecto del sitio de mueetreo a la fuente de emisión, el tiempo y la distancia para transportar las su0tenci.r hasta la nube, el lavado en y bajo la nube etc.

& ¡ k a n

la detecci6n

de

los iones y su8tancias similanw aún en condiciones estables.

e. Vanación con la direcci6n

del

viento y el tipo de lluvia

l n v e a t i s

de

divenros paises qus relacionan la compooi«bn

de

las precipita-

oioii..

con

d

tfmqate

_&I H.Rt0,

hon

diH0 que

Irs

m nh9ciorm, MHI meyo-

r a r e u u r d o d v k n l o t r s n r p o r ( r ~ l e i d o s ~ k r ~ d o n d b s e ~ .

La rdsción entre la dhccih dd viento y las preapitpcionecr hida6pubdb8erdife- rentspar6idisantoriomeylawa!ueu6 ‘nderwdietribucih~pwdbdrpsndsrde

la

int.n#dad ‘

de

e m U n

de

les

fusnt.a

de

emisión y

de

la

ubioadón

de

los

sitios

de

mu@m y al ráginmn detnnoporte

de

viento.

La influencia del up0

de

precipitación es tambien

de

sumo interés, algunos in&¡-

apdores hen encontrado que la

scider

88 mayor cuando

las

masas

de

aire son acomp%- ñedPs

de

tomienhe

d&úicas,

en

otros

trabajos se ha

debmkdo

w o r oon#ndnci6n

Muestre0 de precipitaciones ácidas i A...

6. MUESTRE0

DE

PRECIPITACIONES ACIDAS

6.1. DepóSitO seco y húmedo

La remoción de las partículas contaminantes por precipitación incluye dos formas de depósito:

seco

y húmedo.

Si las partículas contaminantes al ser removidas caen acompañadas por Ilwia, entonces a este tipo de precipitación se le llama depósito húmedo; este incluye a las sustancias incorporadas dentro de la nube y a las que lo hacen fuera de la nube (lavados durante la lluvia), en ambas formas se incluyen aerosoles, partículas y gases. En contras- te el depósito seco ocurre cuando las partículas al ser removidas caen a la superficie. debido a la gravedad, durante un periodo seco".

6.2. Técnicas de muestre0

Las técnicas de muestreo pueden dasifimme fundamentalmente por el tipo de precipitación captada y según el número de muestreos que se realizan durante un evento. De acuerdo con el tipo de precipitación captada por el muestreador, se identican las siguientes técnicas de muestreo:

a. Depósito total

Esta técnica capta tanto dep6sito seco como húmedo a través de un embudo de polietileno acoplado a una botella del mismo material (ilustración 6.1). De esta manera se obiwieron las muestras en las campañas

de

muestreo llevadas a cabo en el estudio de precipitaciones ácidas en la Ciudad de MéxicoZe.

Cuando se aplica esta técnica es importante considerar que la concentración

de

¡ones en el agua de lluvia se incrementa debido al depbaio

seco

y a la evaporación de las muestras.

La neutralización de compuestos ácidos

es

ocasionada principalmente por los io- nes Ca+2 y K', mientras que el efecto de la evaporaci6n puede ser muy considerable de- pendiendo de las condiciones ambientales y del período de colecta".

Cfr. Henry, J . G. y Heinke, G. W. (1980) Envimmenfal Sdance and Engineering. Prentice Hall. USA. pp

28 124-140.

29 Cfr. INE (ed) (1991) PracipiiaGiones Acidas an la Zona Metmpohna de la Ciudad da MBxico. periodo 1987-1990. INE MBxiw D.F.

Cfr. Gaiz. op. cit.

Muestnro de precipitaciones &idas

EMINDO DE POLIETILENO ( 9 = 18 cm)

COWRTE

~

Cfr. DOE-RAMA (ed.) (1994) prsoipicroiorwisAa#.s en la Zone Msbopditns de la ciudad da Wku.

/biúem 31

IW. Mkks D.F.

” Ch. Singu. A.. -y Y. y Frbd, M. (1eOa) Aoki Rin on Mi CmRd, id. -A fiukxnuil. Vol. 27A, No 15, pp. 2287-2293.

Muestre0 de precipitaciones Bcidas #It’ I

c. Depósito húmedo

Este técnica se realiza con un dispositivo que capta exclusivamente agua de lluvia, el cual debe estar protegido durante los períodos secos para evitar que se capte dep6sito seco. Las muestras incluyen las partículas y gases que son lavados del aire por las gotas cie

U U

CUBIERTA DE DOS AGUAS

COLECTORES DE -DEPOSITO HUMEW

Y DEPOSITO SECO CUBIERTA DE DOS AGUAS

COLECTORES DE DEPOSITO HUMEW

Y DEPOSITO SECO

ESTRUCTURA DE POLIURETANO CON REVESTIMIENTO DE

ALUMINIO

llustrach5n 6.2 Muesireador automático de dep6sito seco y húmedo?

De los tres tipos de depósito explicados, los más utilizados en los reportes de Ilu- via ácida son el depósito total y el húmedo. Respecto a las variaciones que pueden ocumr entre estos, muchos investigadores coinciden en que los muestreos de dep6sito total

pueden ser muy influenciados por el depósito seco, en contraste el depósito húmedo no es muy afectado por los polvos resuspendidos. También coinciden en que las variaciones de las concentraciones urbanas registradas por los tres depósitos se se asocian factores como las fuentes de emisión, su distancia, las transformaciones químicas y el flujo de transporte.

Otras técnicas de muestre0 son:

d. Depósito por evento

Este tipo de técnica se aplica durante el tiempo que dura un evento de lluvia. Sirve para determinar el grado de afectación de la muestra durante la colecta3’. También se

~~ ~

Cir. DGE-RAMA. op. cit. ibidem.

35

3 8 . .

Muestre0 de pmij)itacbnes &Mas

aplica cuando es necesario conocer las diferencias en la composición del agua

de

lluvia en chubascos, chaparrones, tormentas elc.%

e. Depdsito secuencia1

Esta es una de las tecnicas

de

muestreo más interesantes, consiste en rediizar

coleaes continuas durante un evento en tiempos definidos. De eda forma

es

posible

de-

terminar la v.risción del pH y ohm en d u d ó n prmeniee en el agua

de

lluvia du- rante el transcurso

de

un evento. Esta i n f o r m d n junto con la camposicizón de las nubes permite saber c u & s contrlaninanúm

rtmosf&kos

y en qué proporción esten siendo in- corporados a las gotas

de

agua durante

el

trayecto entre la n u b y el suelo. Tambi4n parmite comparar los proaeros

de

de contaminantes al agua

de

lluvia y

explicar por qué varía su comporición

durante

un evenio; ademb, deja ver la reiaci6n que existe entre tiempo, volumen

de

Iiuvia, cantidad y tipo de contaminantess.

Esta t h i c a fue utilkada por Honsen, que realizó un muestreo

secuencial

de vo- lumen fijo uülirando un colector automOtico controlido por un sensor húmoádrsco mode-

lo 301

de

Aerochem Matrice W i n a .

'

f. Depósito por escurtimiento

Las

d*tintar

t&niam

de

mucntreoque hmia ei momento se han desuito, tienen como _condición qus

entre

la nube

y el

cd«ilarearta un

eiprcio like; es decir, que no

se

encuenúenim oktiiculocond o&i)i<1PFi.daguaanbmdhliegarrrlcdedor.

En

contrate,

otro tipo

de

m efectúa

haciendo

la

; V.W. teohoQ, Y

saQec)cwtstknkadern conwsscwnaal * *muwtrsrndo*

fwmnRB isl

'"gu"ye

calecbcdslo M$so hwl4 el cdsdory la qw d adi,

los

h0S.á

da

los

orbdsa

'.

U n ~ d e c w t a t i p o d e m u o i r t n o e a rdhdorn la üAM-, en donde existe un proOrPma para orulpw el

rgw

de

Muvia que lm al sudo d.lpwk

de

escwrir por loa iechos y arrastrar los psrtbhs que

se

han dspobitpdo en estos; ei fin

de

este

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3*cfrcfr.Johnuon, P., RWMy.M ( I g e O ) A r o n # o r f o r ~ u o o s ~ t o f ~ . f l u l d c o n d u c - tanw oiwet pmi@Won: PmümInwy muit8han ti% Mkonkrdr mwnt.kir, N.w Y&. A-EnvC

twislent. vol. 24A. N0.1, pp. 233.236.

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cfr. Padtlla. op. at.

Cfr. Hansen. K., Dnrysn. G , Ivens. W , oundurcui. P.. Leeumm, N. (IW) Concentntion vsri.lbni, in 4a

rain snd anopy thmuehhp d b b d seqwnwy dwhg individual rain events. Amo#wic Envimnmmt Vol 28, No 20, pp. 31QS-3.205.

" ibidem

Cfr. F hRoQiguez. Julio. (1836) "Las de uunr en Zonsr Utbanas" en la VI semana del cono-