Aire y Contaminación del Aire
Curso de Gestión Ambiental
Dr. Juan Carlos Chávez Comparan
¿A Donde Vamos?
1. La Atmósfera
Capas, procesos
2. Contaminación Urbana del Aire
Fotoquímica y smog industrial
3. Lluvia Ácida
Consecuencias, soluciones
4. Contaminación Aire del Interior
tipos, radón
5. Efectos de la Contaminación del Aire
Salud Humana, plantas, vida acuática, propiedades
6. Prevención y Reducción de la Contaminación del Aire
La Atmosfera
La Atmósfera
Troposfera
• Donde el clima ocurre;
• Contiene el 75% del aire de la
La Atmósfera
Estratosfera
• Incluye la capa de ozono, cual filtra la radiación
ultravioleta;
La mayoría de la radiación UV
es filtrada por el ozono en la
estratosfera antes de que entre
a la superficie de la tierra.
La radiación UV es
responsable de calentar la
temperatura de la tierra.
La disminución de la capa de
ozono nos lleva a un
calentamiento global
.
Capa de Ozono
• La capa de Ozono
absorbe el 97% a 99% de la radiación ultravioleta (UV) del sol
• 78% nitrógeno
• 21% oxigeno
Vista desde el espacio de la capa de ozono
•Ozono una molécula de 3-atomos de oxigeno (O3)
•Esto es un componente completamente
diferente del oxigeno que respiramos (O2).
¿Como el balance del ozono es
modificado?
• Los humanos emitimos grandes cantidades de CFCs a la atmosfera a traves del tiempo.
• CFCs = Cloro-fluoro-carbonos
• La producción de grandes cantidades de CFC’s comenzó en los 1890’s
• CFCs son químicamente inertes, no tóxicos, económicos para hacer y no flamables.
CFC’s se encuentran principalmente en:
» Latas de Aerosoles
» Aires acondicionados
» Refrigeradores
En la troposfera, los CFCs son
químicamente inertes; sin embargo, en la
estratosfera cuando son afectados por
1995 Premio Nobel de Química
• En 1974,
Rowland y Molina
de la UC, Irvine
hicieron la hipótesis que los CFCs podrían ser
acumulados en la atmosfera y causar la
destrucción de la capa de ozono.
• La disminución ocurre principalmente en los
polos Norte y Sur de la tierra.
El Hoyo de Ozono
• El “Hoyo de Ozono” se refiere a un actual
hoyo en la capa de ozono arriba de la
Antárctica.
• La disminución de ozono incrementa la
Hoyo de Ozono
Daños de la radiacion UV DNA y por lo tanto…
Humanos Incremento en cáncer en la piel
Envejecimiento prematuro de la piel
Incremento de incidencias de cataratas Debilidad de respuesta inmune
Amfibios Muerte de huevos
Mutaciones Genéticas
Reducción de poblaciones
Vida Marina Muerte de fitoplancton
Disrupción de la cadena alimenticia Reducción en el numero de foto
sintetizadores
Plantas Interferencia con la fotosíntesis
Daños en el DNA debido a la radiación
UV causa Cáncer
Impactos Económicos por la disminución
de la capa de Ozono
Incremento en los costos médicos de canceres y cataratas
Perdida de tiempo por incapacidad por enfermedad y ceguera
Trabajos creados en la búsqueda de remplazos de los CFC
Daños en cosechas y ganado
Incremento en los precios de los alimentos
Impacto en la industria pesquera y producción de alimentos
Proteccion de la capa de Ozono
• Protocolo de Montreal 1987
– Acordaron limitar la producción de CFC’s
• Copenhague, Dinamarca 1992
– Paises desarrollados decidieron eliminar la mayoría de los CFC’s para 1995
• Las compañías químicas han
desarrollado remplazos de no-CFC • Aun no se acaba…CFCs permanecen
Agentes que afectan al Clima
•Fuente: Hansen, James E. and Makiko Sato. 2001. Trends of measured climate forcing agents. PNAS 98 (26):14778-83. http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/98/26/14778
Impacto Humano a la Troposfera
• Modifica los ciclos gaseosos de los
nutrientes de la tierra. • Los compuesto de la
combustión de
combustibles fósiles son N y S;
• CO2 y otros gases de invernadero es de la combustión de
27
Contaminación del Aire
• Contaminación del Aire
es definido como
cualquier contaminante añadido al aire que es
dañino a la salud de los organismos vivos.
• Debido a la naturaleza del aire y vientos, la
contaminación puede ser transportada a grandes
distancias.
• Contaminantes industriales puede ser encontradas en lugares donde no existe población alguna.
30
México
• El mayor volumen de contaminantes
atmósfericos en el país proviene de
actividades humanas.
• En 2008 se emitieron 58.99 millones de
toneladas de contaminantes a la atmósfera,
21% de fuentes naturales y 79% de fuentes
antropogénicas.
México
• Ochenta y cuatro zonas metropolitanas y
poblaciones del país cuentan con monitoreo
de la calidad del aire.
• Sin embargo, en ese mismo año, en más de
30 localidades con más de cien mil
México
• Los programas de gestión para mejorar la
calidad del aire (Proaires) vigentes
benefician a poco más de la tercera parte de
la población nacional.
Dr. Juan Carlos Chavez Comparan-FACIMAR-UCOL
36
Clasificación de contaminantes del aire
– Contaminantes Primarios
• Liberados directamente al aire
– Contaminantes Secundarios
• Formados como un resultado de reacciones químicas en el aire.
• Smog – Reacción de la luz solar con el oxido de nitrógeno.
• Lluvia acida – Reacción de bióxido de sulfuro con el agua para formar acido sulfúrico.
Contaminantes del aire
Primarios
CO Monóxido de carbono
CO2 Bióxido de carbono NO Oxido nitrogenado NO2 nitrato
SO2 Bióxido de sulfuro PM Materia particulada HC hidro-carbonos
Secundarios
• Producidos por reacciones en la atmosfera – SO3 – HNOs – H2SO4 – H2O2 – PAN’s
Principales contaminantes del
Aire
Air Pollutant
50% Monóxido de carbono
16% Bióxido de sulfuro 15% Componentes
orgánicos volátiles
14% Oxido nitrogenado 5% Materia particulada
suspendida
Source of Pollutants 49% Transportación 28% Planta de energía
eléctrica
13% Industrial
Smog Industrial
Consiste principalmente de bióxido de sulfuro, ácido sulfúrico suspendido en gotas y partículas (hollín)
• Los componentes sulfurosos en el carbón y
petróleo reaccionan con el oxigeno para formar bióxido de azufre:
S + O2 –> SO2
• reacciona con le agua para formar ácido sulfúrico:
SO3 + H2O –> H2SO4
41
Contaminación del Aire y Topografía
• Los efectos de la contaminación del aire
puede ser influido por el contorno del
terreno.
• Inversiones de Temperatura
ocurre cunado
una densa capa de aire frio es atrapada en la
parte de abajo por una capa mas ligera de
aire caliente.
– Esto principalmente ocurre en valles y cañones. – Puede ocurrir en muchas áreas cuando el viento
esta en calma.
Inversión Térmica
El aire frío es atrapado abajo del
aire caliente y evita la
mezcla
45
46 Dr. Juan Carlos Chavez
Ciudades urbanas, 2000 LDCs vs. DCs
47
Emisiones Globales de CO2: 1751-1999
(Combustibles fósiles, prod’n de cemento,
quema de gas)
•Fuente: Marland, G., T.A. Boden, and R. J. Andres. 2002. “Global, Regional, and National CO2 Emissions.” In
Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge: http://cdiac.ornl.gov/trends/emis/glo.htm
48 Dr. Juan Carlos Chavez
Emisiones Globales de Metano: 1860-1994
•Fuente: Stern, D.I., and R.K. Kaufmann. 1998. “Annual Estimates of Global Anthropogenic Methane Emissions:
1860-1994.” In Trends Online: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge: http://cdiac.ornl.gov/trends/emis/glo.htm
49 Dr. Juan Carlos Chavez
Emisiones Totales en 1999 de los
principales 20 emisores de CO2
•Fuente: Marland, G., T.A. Boden, and R. J. Andres. 2002. “Global, Regional, and National CO2 Emissions.” In
Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge:http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/emis/tre_tp20.htm
0% 5% 10% 15% 20% 25% Un ited Sta tes Ch ina Ru ssia Ja pa n Ind ia Ge rm an y Un ited Kin gd om Ca na da Ita ly So uth Ko rea Me xic o Uk rain e Fra nce Au stra lia So uth Afr ica Po lan d Ira n Bra zil Sp ain Ind on esi a 50 Dr. Juan Carlos Chavez
Emisiones per cápita en 1999 de los
principales 20 emisores de CO2
•Fuente: Marland, G., T.A. Boden, and R. J. Andres. 2002. “Global, Regional, and National CO2 Emissions.” In
Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge:http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/emis/tre_tp20.htm
-1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 Un ited Sta tes Au stra lia Ca na da Ru ssia Ge rm an y Ja pa n Un ited Kin gd om So uth Ko rea Po lan d So uth Afr ica Uk rain e Ita ly Sp ain Fra
nce Ira n Me xic o Ch ina Bra zil Ind on esi a Ind ia 51 Dr. Juan Carlos Chavez
3. Lluvia Ácida
Consiste de lluvia, nieve, polvo, o gas con un pH mas bajo que 5.6
• Suelos y lagos pueden variar en su habilidad como buffer o remover los excesos de ácido
53
57
•Emisiones •SO 2 •NO x •Acid
deposition •2 H2O •3 •OOther
s
•Daño Directo a hojas y tronco
•Reduce fotosintesis y crecimiento
•Susceptibilit y to drought, extreme cold, insects,
mosses, & disease organisms
•Acidificacion del Suelo •Muerte
del arbol •Leachin g of soil nutriente s •Release of toxic metal ions
•Daño a la raiz
•Reduce la toma de nutrient es & de agua
•Acidez
•Lago
•Aguas subterraneas
Efectos sobre la Vida Acuática
• Una alta acidez (bajo pH) libera minerales dañinos tales como aluminio en el ambiente.
• Aniquila a los peces y otros organismos; inhibe
reproducción; rompe las cadenas alimenticias y decrece la productividad.
Efectos sobre la Propiedad
• Corrosión de las pinturas de los carros y edificios, deteriora techos, graba el vidrio, disuelve y decolora el mármol.
• Causa billones de dólares de daños en varios materiales (e.g., daña edificios que tan solo en los Estados Unidos es estimado anualmente en $5 billones).
59
Tolerancia al acido de animales de agua dulce
60
Capitol Building, Ottawa
1908 1968
61
•Interperismo quimico afecto al obelisco poco despues de haber llegado al Central Park, New York.
•Obelisco Egipcio sobrevivió
•ICA: Índice de calidad del aire
•Indica si los niveles de contaminantes en el aires
podrían causar preocupaciones en la salud.
Calidad del aire Indice de calidad del aire Proteccion a la salud
buena 0-50 No impacta a la salud.
Moderada 51-100 Normalmente la gente sensitiva podría considerar limitar estar expuesta a espacio abiertos.
No saludable para grupos sensitivos
101-150 Niños y adultos activos y gente con enfermedades respiratorias tal como asma deberan estar expuestos a espacios abiertos.
No saludable 151-200
Niños y adultos activos y gente con enfermedades respiratorias tal como asma deberán estar expuestos a espacios abiertos, y también para cualquier persona especialmente niños.
Muy insaludable (Alerta)
Smog Industrial
Consiste principalmente de bióxido de azufre, ácido sulfúrico suspendido en gotas y partículas (hollín)
• Los componentes sulfurosos en el carbón y
petróleo reaccionan con el oxigeno para formar bióxido de azufre:
S + O2 –> SO2
• reacciona con le agua para formar ácido sulfúrico:
Agentes que afectan al Clima
Emisiones Globales de CO2: 1751-1999
(Combustibles fósiles, prod’n de cemento,
quema de gas)
•Fuente: Marland, G., T.A. Boden, and R. J. Andres. 2002. “Global, Regional, and National CO2 Emissions.” In
Emisiones Globales de Metano: 1860-1994
•Fuente: Stern, D.I., and R.K. Kaufmann. 1998. “Annual Estimates of Global Anthropogenic Methane Emissions:
Emisiones Totales en 1999 de los
principales 20 emisores de CO2
•Fuente: Marland, G., T.A. Boden, and R. J. Andres. 2002. “Global, Regional, and National CO2 Emissions.” In
Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge:http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/emis/tre_tp20.htm
Emisiones per capita en 1999 de los
principales 20 emisores de CO2
•Fuente: Marland, G., T.A. Boden, and R. J. Andres. 2002. “Global, Regional, and National CO2 Emissions.” In
Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge:http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/emis/tre_tp20.htm
-1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 Un ited Sta tes Au stra lia Ca na da Ru ssia Ge rm an y Ja pa n Un ited Kin gd om So uth Ko rea Po lan d So uth Afr ica Uk rain e Ita ly Sp ain Fra
•Cloroformo
• Benzo-a-pyrene
•Styrene
•Radon-222
•Metileno Cloro
• Humo Tobaco
•Monoxido Carbon
•Asbestos
•Nitrogeno Oxidos
•1, 1, 1-
•Tricloroetano
•Particulas
•Formaldehido
•Tetracloroetileno
•Para-diclorobenzeno
FORMALDEIDO
• Formaldeido – emitido por materiales comunes en la construccion. La
exposicional Formaldeido puede causar cancer en ratas de laboratorio. Cpuede causar tambien
ASBESTOS
• Asbestos – A silicate
mineral (amphibole) used in building
materials for
fireproofing. ONLY dangerous when it is airborne. The asbestos shard-like fibers cause lung cancer and
Contaminación del Aire Interior
• Los acaros se alimenta de
la piel humana y polvo,
viven en la cama y las
cortinas.
– Pueden ocasionar asma y ataques alegicos en
Radón
–222
• Gas Incoloro, inodoro
• Es un producto natural de la
desintegración del uranio–238
• Causa cáncer en los pulmones y otros problemas de salud
5. Efectos de la Contaminación del
Aire
Efectos a la salud por la
contaminación
Contaminación del Aire es la gran asesina
Efectos en la Salud
• Monóxido de carbono (CO): Reacciona
con la hemoglobina de las células de la
sangre y reduce la habilidad de la sangre de llevar oxigeno;
• Partículas: La exposición a largo plazo
contribuye a enfermedades de los pulmones y cáncer, agrava la bronquitis y el asma;
• Bióxido de azufre (SO2): Causa
Efectos en la Salud
•Óxidos de nitrógeno (especialmente NO2):
Irrita los pulmones, causa condiciones similares a la bronquitis y enfisema;
•Orgánicos volátiles (y partículas toxicas):
Causa mutaciones, problemas reproductivos y cáncer;
•Ozono: Causa tos, dolor de pecho, irritación
Efectos sobre la Vida Acuática
• Una alta acidez (bajo pH) libera minerales dañinos tales como aluminio en el ambiente.
• Aniquila a los peces y otros organismos; inhibe
reproducción; rompe las cadenas alimenticias y decrece la productividad.
Efectos sobre la Propiedad
• Corrosión de las pinturas de los carros y edificios, deteriora techos, graba el vidrio, disuelve y decolora el mármol.
Capitol Building, Ottawa
La Ley de Equilibrio Ecológico y
Protección del Ambiente
• Requiere de una institución para establecer los estándares de calidad del aire
• Los Estándares de la Calidad del Aire deben ser aplicados a siete contaminantes:
partículas suspendidas, óxidos de azufre, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, ozono, compuestos orgánicos volátiles y
LGEEPA
INTEGRACIÓN DE LAS POLÍTICAS DE DESARROLLO URBANO, TRANSPORTE Y CALIDAD DEL AIRE
• NOM-041-SEMARNAT-2006
NOM’s EN MATERIA DE
AIRE
• NOM-039-SEMARNAT-1993 .- Bióxido y trióxido de azufre y neblinas de ácido sulfúrico en plantas productoras de ácido sulfúrico
• NOM-040-SEMARNAT-1993 .- Partículas sólidas y control de emisiones fugitivas provenientes de industrias productoras de cemento
• NOM-043-SEMARNAT-1993 .- Partículas sólidas (PST)
• NOM-046-SEMARNAT-1993 .- Bióxido de azufre, neblinas de trióxido de azufre y ácido sulfúrico en plantas productoras de ácido dodecilbencensulfónico
• NOM-051-SEMARNAT-1993 .- Nivel máximo permisible en peso de azufre, en el combustible líquido, gasóleo industrial que se
consuma por las fuentes fijas en el Zona Metropolitana de la Ciudad de México
NOM’s EN MATERIA DE AIRE
• NOM-085-SEMARNAT-1994.- Humos, partículas suspendidas totales, óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno en fuentes fijas que utilizan combustibles fósiles
• NOM-092-SEMARNAT-1993.- Requisitos de los sistemas de
recuperación de vapores de gasolina en estaciones de servicio y de autoconsumo ubicadas en el Valle de México
• NOM-034-SEMARNAT-1993.- Método de medición y calibración de equipo para determinación de las concentraciones de CO
• NOM-035-SEMARNAT-1993.- Método de medición y calibración de equipo para determinación de las concentraciones de PST
• NOM-036-SEMARNAT-1993.- Método de medición y calibración de equipo para determinación de las concentraciones de Ozono
• NOM-037-SEMARNAT-1993.- Método de medición y calibración de equipo para determinación de las concentraciones de NO2
NOM-085-SEMARNAT-1993
• Para fuentes fijas que utilizan combustibles fósiles sólidos, líquidos o gaseosos o cualquiera de sus combinaciones, que establece los niveles máximos permisibles de emisión a la atmósfera de humos, partículas suspendidas totales, bióxido de azufre y óxidos de nitrógeno y los requisitos y condiciones para la operación de los equipos de calentamiento indirecto por combustión; así como los niveles máximos permisibles de emisión de bióxido de azufre en los equipos de calentamiento directo por combustión.
• Obligatoria: para equipos de calentamiento indirecto por combustión, los de generación eléctrica que utilizan la tecnología de ciclo combinado. En emisiones de bióxido de azufre, para el uso de los equipos de calentamiento directo por combustión.
• Excepciones: Equipos domésticos de calentamiento de agua, calefacción y
Mexico
• La emisión nacional de gases de efecto
invernadero (GEI) creció cerca de treinta y tres por ciento en las últimas dos décadas. Entre 1990 y 2010, las emisiones pasaron de poco más de 561 a 748 millones de toneladas de bióxido de carbono equivalente. En este último año, el sector
energético contribuyó con el 67% del total,
Mexico
• México, al igual que otros países, enfrenta ya los efectos del cambio climático. Entre los cambios más importantes observados en el país están los incrementos de la temperatura (0.85°C en
promedio en los últimos cincuenta años) y el nivel del mar (en algunos sitios del Golfo de México se ha elevado entre 1.79 y 9.16 milímetros y en el Pacífico entre 4.23 y 3.28), cambios en la
Mexico
• Ley General de Cambio Climático (2012) y su instrumento, la Estrategia Nacional de Cambio Climático Visión 10-20-40, que plantea reducir en 30 y 50% las emisiones en 2020 y 2050, respectivamente, respecto al año 2000.
Ley General de Cambio
Climático
• Dentro del título primero de esta ley, en el artículo 2 menciona que
esta ley tiene por objeto “garantizar el derecho a un medio ambiente
sano y establecer la concurrencia de facultades de la federación, las entidades federativas y los municipios en la elaboración y aplicación de políticas públicas para la adaptación al cambio climático y la mitigación de emisiones de gases y compuestos de efecto invernadero”.
Además de “regular las emisiones de gases y compuestos de efecto
Éxito de la Ley
• Disminución de los siete principales contaminantes.
• Los niveles de bióxido de nitrógeno se
incrementa ligeramente debido
principalmente a los automóviles.
• El beneficio Económico Neto es de $6.4 trillones de dólares (Estados Unidos).
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