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1.5 AIRE Y CONTAMINACION DEL AIRE (agosto 2015)

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(1)

Aire y Contaminación del Aire

Curso de Gestión Ambiental

Dr. Juan Carlos Chávez Comparan

(2)

¿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

(3)

La Atmosfera

(4)
(5)

La Atmósfera

Troposfera

• Donde el clima ocurre;

• Contiene el 75% del aire de la

(6)
(7)

La Atmósfera

Estratosfera

• Incluye la capa de ozono, cual filtra la radiación

ultravioleta;

(8)

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

.

(9)

Capa de Ozono

La capa de Ozono

absorbe el 97% a 99% de la radiación ultravioleta (UV) del sol

78% nitrógeno

21% oxigeno

(10)

Vista desde el espacio de la capa de ozono

(11)

Ozono una molécula de 3-atomos de oxigeno (O3)

Esto es un componente completamente

diferente del oxigeno que respiramos (O2).

(12)

¿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.

(13)

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

(14)
(15)

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.

(16)

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

(17)
(18)
(19)

Hoyo de Ozono

(20)
(21)

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

(22)

Daños en el DNA debido a la radiación

UV causa Cáncer

(23)

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

(24)

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

(25)

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

(26)

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)

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.

(28)
(29)
(30)

30

(31)

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.

(32)

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

(33)

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.

(34)

Dr. Juan Carlos Chavez Comparan-FACIMAR-UCOL

(35)
(36)

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.

(37)

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

(38)

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

(39)
(40)
(41)

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

(42)

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.

(43)
(44)
(45)

Inversión Térmica

El aire frío es atrapado abajo del

aire caliente y evita la

mezcla

45

(46)

46 Dr. Juan Carlos Chavez

(47)

Ciudades urbanas, 2000 LDCs vs. DCs

47

(48)

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

(49)

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

(50)

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

(51)

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

(52)
(53)

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

(54)
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(56)
(57)

57

(58)

Emisiones SO 2 NO x Acid

deposition 2 H2O3 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

(59)

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

(60)

Tolerancia al acido de animales de agua dulce

60

(61)

Capitol Building, Ottawa

1908 1968

61

(62)
(63)

Interperismo quimico afecto al obelisco poco despues de haber llegado al Central Park, New York.

Obelisco Egipcio sobrevivió

(64)

•ICA: Índice de calidad del aire

•Indica si los niveles de contaminantes en el aires

podrían causar preocupaciones en la salud.

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(66)

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)

(67)

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:

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(69)

Agentes que afectan al Clima

(70)

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

(71)

Emisiones Globales de Metano: 1860-1994

Fuente: Stern, D.I., and R.K. Kaufmann. 1998. “Annual Estimates of Global Anthropogenic Methane Emissions:

(72)

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

(73)

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

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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

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FORMALDEIDO

Formaldeido – emitido por materiales comunes en la construccion. La

exposicional Formaldeido puede causar cancer en ratas de laboratorio. Cpuede causar tambien

(76)

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

(77)
(78)

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

(79)

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

(80)
(81)
(82)

5. Efectos de la Contaminación del

Aire

(83)

Efectos a la salud por la

contaminación

(84)

Contaminación del Aire es la gran asesina

(85)

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

(86)

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

(87)

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.

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(89)

Capitol Building, Ottawa

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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

(94)

LGEEPA

(95)

INTEGRACIÓN DE LAS POLÍTICAS DE DESARROLLO URBANO, TRANSPORTE Y CALIDAD DEL AIRE

• NOM-041-SEMARNAT-2006

(96)

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

(97)

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

(98)

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

(99)

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,

(100)

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

(101)

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.

(102)

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

(103)

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).

(104)
(105)
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Referencias

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