RECURSO AIRE
SESIÓN 9
EVALUACIÓN DE LOS CONTAMINANTES: OZONO, COV.
OZONO
OZONO (O3)
• El ozono (O3) es un gas que se forma y reaccionapor la acción de la luz solar.
• Está presente en dos capas de la atmósfera; en laparte más alta de ésta, forma una capa queprotege la tierra de los rayos ultravioletas.
• Sin embargo, al nivel del suelo, el ozono seconsidera un serio contaminante del aire.
OZONO (O3)
OZONO (O3)
► Son liberados en la atmósfera terrestre por fuentes naturales y artificiales.
La naturaleza produce anualmente entre 20 y 90 millones de toneladas de óxido de nitrógeno en la Tierra. Las fuentes naturales: volcanes, océanos, desechos biológicos y rayos.
Las actividades humanas suman otros 24 millones de toneladas de óxidos de nitrógeno a nuestra atmósfera anualmente.
El dióxido de nitrógeno se produce por: tráfico rodado y de otros procesos de quema de combustibles fósiles.
OZONO (O3)
► La fotodisociación del dióxido de nitrógeno por la
luz solar produce óxido nítrico y ozono en la
troposfera , el cual es otro componente del smog.
λ:=424 nm
OZONO (O3)
► Los hidrocarburos y la modificación del ciclo natural
de NOX.
• Radicales OH: transformación a compuestos carboxílicos
RCHO y transformación de NO a NO2, con la
participación de OH.
• La unión carboxílica es clave porque es atacada por el
radical OH.
► Los hidrocarburos y la modificación del ciclo natural
de NOX.
Section 7 – Chemical Aspects of Air
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Radiación solar y química►La reacción que produce el ozono en la
atmosfera:
O + O2 + M O3 + M
►La diferencia entre la generación de ozono estratrósferico con el troposférico está en la fuente del radical oxi O
►Para una radiación con longitud d onda menor a 242 nm:
O2 + hv O + O
►Otras sustancias formadas a partir de NO y NO2 son: el ácido nítrico, los nitratos, Nitrato de Peróxiacetilo (PAN).
Óxidos de nitrógeno
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Radiación solar y química
► La produccion de O3 en la troposfera está vinculado con NOx (NO +
NO2)
► Para una longuitud de onda menor a 424 nm:
NO2 + hv NO + O
► El NO reaccionará con O3
NO + O3 NO2
• El ciclo no genera ozono neto
Section 7 – Chemical Aspects of Air
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►La producción de ozono se realiza por un mecanismo de producción de NO2
sin consumir O3
►La presencia de peroxyradicales, procedentes de la oxidacion de hydrocarburos, alteran el ciclo O3-NO-NO2
NO + HO2· NO2 + OH·
NO + RO2· NO2 + RO·
Conlleva la producción de ozono
netoSection 7 – Chemical Aspects of Air
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11
La sobreproducción de NO2
CO + OH· CO2 + H·
H· + O2 + M HO2· + M
NO + HO2· NO2 + OH·
NO2 + hv NO + O
O + O2 + M O3
CO + 2 O2 + hv CO2 + O3
Section 7 – Chemical Aspects of Air
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Oxidacion del CO - produccion de ozono
Section 7 – Chemical Aspects of Air
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Fotólisis del Ozono Troposférico La fotólisis se realiza en una ventana entre (300-320 nm), NO2 por debajo de 428
nm
30o equinox
midday
Solar spectrum
OZONO (O3)
Óxidos de nitrógeno
► El PAN se forma por la combinación, en presencia
de luz solar, de dióxido de nitrógeno (NO2) y
orgánicos volátiles (COV).
► El PAN (peroxiacetilnitrato) es un producto
químico tóxico que corresponde a un importante
componente del smog. El PAN se encuentra en
estado gaseoso a temperatura y presión normal.
Su fórmula química es C2H3O5N.
►.
C + O2 CO2
C + 1/2O2 CO
N2 + O2NOX
S + O2 SOX
Compuestos
orgánicos volátiles
(COV’s)
11 por ciento
Compuestos
orgánicos volátiles
(COV’s)
21 por ciento
64 por ciento4 por ciento
Partículas
NOx: Emisiones de fuentes móviles.
Smog fotoquimico.
.
►.
►Formacion del Smog Fotoquímico
radiation
Ultraviolet radiation
NO
Nitric oxide
H2O
Water
NO2
Nitrogen
dioxide
Hydrocarbons
O2
Molecular
oxygen
HNO3
Nitric acid
PANs
Peroxyacyl
nitrates
Aldehydes
(e.g., formaldehyde)
O3
Ozone
O
Atomic
oxygen
.
►.
►Formacion del Smog Fotoquímico
.
►.
Impactos a la Salud
► Vías respiratorias: debido a sus propiedadesaltamente oxidantes provoca la irritación delas mucosas y los tejidos pulmonares.
► Los principales efectos observados son:irritación de los ojos, tos, dolor de cabeza,dolores en el pecho, etc. Pudiendo llegar,cuando las concentraciones son muyelevadas, a provocar inflamacionespulmonares afectando gravemente a lafunción respiratoria. .
► Las personas con más riesgo: con enfermedad
pulmonar, entre las que se encuentran los asmáticos
(reacciones alérgicas).
► En general, afecta principalmente a aquellas
personas que realizan ejercicio físico al aire libre.
► Las horas en que la concentración de ozono en el
aire es más alta son aquellas que van desde el medio
día hasta el anochecer.
Impactos a la Salud
► Estudios indican que el bióxido de nitrógeno
incrementa la susceptibilidad a infecciones
bacterianas pulmonares.
► Los actuales valores indicativos de la OMS acerca
del NO2 se refieren tanto a las exposiciones de corta
duración a emisiones punta como a las exposiciones
a largo plazo a lo largo del año.
► Sin embargo, se han observado efectos
perjudiciales dentro de un abanico de exposiciones
que comprende el actual valor indicativo de la OMS
para un año.
Impactos a la Salud
► Los estudios experimentales realizados con
animales y con personas indican que el NO2, en
concentraciones de corta duración superiores a 200
μg/m3, es un gas tóxico con efectos importantes en
la salud.
► Los estudios toxicológicos con animales también
parecen indicar que la exposición prolongada al
NO2 en concentraciones por encima de las ahora
presentes en el medio ambiente tiene efectos
adversos.
Impactos a la Salud
25 Section 6 – Health Effects
Ozone (O3)
► Altamente reactivo, pero de baja solubilidad,
►Con capacidad de penetrar profundamente en el pulmón.
►La toxicidad aguda está relacionadad con la dosis = Concentración x velocidad de Ventilación x Tiempo – riesgo incrementado por el esfuerso en ambientes exteriores
26 Section 6 – Health Effects
Ozone Irritates Airways
►Symptoms:
Cough
Sore or scratchy throat
Pain with deep breath, or chest pain
Fatigue
►Rapid onset, but effect is greater 24 hours after exposure
►Similar symptoms for people with or without asthma
Impactos a la Salud
Impactos a la Salud
Impactos a la Salud
Impactos a la Salud
Tomado de Curso de la OMM-GURME en Lima
Perú.
Section 6 – Health Effects
Riesgo de Salud Pública
► Admisiones hospitalarias por IRAs respecto a valores máximos diarios de Ozono, con rezago de un día.
114
112
110
108
106
104
102
Ozone concentration (ppm)
Resp
irato
ry A
dm
issi
ons
.01 .02 .03 .04 .05 .06 .07 .08 .09 .1
(Burnett et al, 1994)
Ozono
Fuente: IDEAM
FIGURA. Concentración de metano, NO, NO2, O3 y Hidrocarburos
diferentes al metano ).
Ozono
Fuente: IDEAM
FIGURA. Concentración O3 promedio anual
Óxidos de nitrógeno
Fuente. IDEAM
FIGURA. Concentración de metano, NO, NO2, O3 y Hidrocarburos
diferentes al metano ).
Contaminación por NOX, O3 y PM10
Concentración de ozono calculada entre
1 pm y las 4 pm del mes de julio
O3 Y OTROS
O3 Y OTROS
O3 Y OTROS
Photo courtesy NARA, photographer Gene Daniels/U.S. EPAOzone-damaged plant (left) and normal plant (right)
COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES
HIDROCARBUROS
En el aire tienen relativamente una bajareactividad. Sin embargo, en presenciade luz y óxidos de nitrógeno reaccionanpara formar oxidantes fotoquímicos,predominantemente ozono. Los dosgrupos de hidrocarburos de mayorimportancia en relación a lacontaminación atmosférica son loshidrocarburos aromáticos y loshidrocarburos oxigenados.
HIDROCARBUROS AROMÁTICOS
►El benceno es un compuesto clasificado porla Agencia Internacional de Investigaciónsobre el Cáncer como carcinógeno del Grupo1.
►Expuestos tienen una mayor probabilidad dedesarrollar leucemia aguda, efectoshematológicos, inmunológicos y sobre elsistema nervioso central.
HIDROCARBUROS POLICÍCLICOS
AROMÁTICOS (HPAS)
► Es producto de la combustión de compuestos orgánicos.Tanto las fuentes fijas como las fuentes móviles emiten HPAs(calefacción residencial, la generación de energía eléctrica, losprocesos industriales y la incineración).
► En las actividades humanas como: las estufas a carbón ymadera y las chimeneas a madera.
► Para la industria: la producción de coque y el craqueocatalítico del petróleo.
► En actividades agrícolas: incendios forestales, combustión alcielo abierto de llantas y basura.
► Para fuentes móviles: automóviles a gasolina y diesel, a losvehículos con motores a dos tiempos como motocicletas ypodadoras, el desgaste De llantas, los aviones y los barcos.
► Entre los HPAs existen algunos que soncarcinógenos y otros que son mutágenos.
► Los factores de toxicidad de los HPAs incluyenla capacidad de adsorción del compuesto, elnúmero de átomos de carbono de la molécula(la potencia carcinógena es baja para aquellasmoléculas que contienen menos de cuatroanillos de benceno), la presencia de gruposepoxi (los epóxidos producen cáncer) y degrupos metilo.
► El fluoranteno, pireno, benzoantraceno,benzofluoranteno y benzopireno son algunosejemplos de hidrocarburos policíclicosaromáticos.
HIDROCARBUROS OXIGENADOS
►Comprenden alcoholes, aldehídos, cetonas,éteres, ésteres y ácidos orgánicos. Lasindustrias química, del plástico y de pinturason fuentes emisoras de hidrocarburosoxigenados en forma de vapor.
►El más estudiado es el formaldehído.
►Se produce en combustión paraproducir electricidad, calefacción eincineradores, y el uso de gasolinaoxigenada, y quemas agrícolas
►Este ocasiona:
►ocasiona irritación ocular y nasal,irritación de las membranas mucosas,tos, náusea y alteraciones en larespiración. Y asociado al cáncer nasal ynasofaríngeo.
►el umbral para daño tisular es 1.0µg/m3
Compuestos orgánicos volátiles• Los compuestos orgánicos son sustancias químicas
que contienen carbono y se encuentran en todos los
elementos vivos. Los compuestos orgánicos
volátiles, a veces llamados VOC (por sus siglas en
inglés), se convierten fácilmente en vapores o
gases.
• Junto con el carbono, contienen elementos como
hidrógeno, oxígeno, flúor, cloro, bromo, azufre o
nitrógeno. Los COV son liberados por la quema de
combustibles, como gasolina, madera, carbón o gas
natural. También son liberados por disolventes,
pinturas, pegantes y otros productos empleados y
almacenados en la casa y el lugar de trabajo.
Algunos son poderosos absorbedores del
infrarrojo contribuyendo al efecto invernadero.
Algunos son tóxicos y cancerigenos.
Aunque no son identicos el termino
“Hidrocarburos” también los identifiica.
Son responsables de la formación de oxidantes
fotoquímicos.
VOC (Hidrocarburos) + NOx + Luz solar = ozono2/5
Compuestos orgánicos volátiles
Combustión incompleta en calderas y hornos.
Recubrimiento con adhesivos.Procesos de recubrimiento de vehículos.Limpieza en seco.Fabricación de productos farmacéuticos.Imprentas.
INDUSTRIAL
FenolesFibras de vidrioFibras mineralesFormaldehídosHalones, xileno y tolueno
AUTOMOTORES
HOGAR
Compuestos expulsados por el tubo de escape.Gasolina no quemadaGasolina con plomo
(Continuación)
Reducción del consumo en todos los usos y aplicaciones.
Reducción de evaporaciones en los usos, aplicaciones y emisiones fugitivas.
Sustitución por otros productos (solventes solubles en agua)
Compuestos orgánicos volátiles
• Algunos ejemplos de
compuestos orgánicos
volátiles son:
• Naturales:
isopreno, pineno y
limoneno
• Artificiales:
benceno, tolueno,
nitrobenceno
COV: efectos a la salud humana
Compuestos orgánicos volátiles
METABOLISMO PAH
►Epoxidos
►Quinonas
Toxicidad Comparada PAH
PAHS y el Cancer
►Limpiadores de chimeneas
►iniciadores
Formación via aducción
Epoxidos y quinonas
►Activa otros carcinogenicos via inducción P450
►Se comportan como promotores
Toxicity
►Efectos reproductivos
Exterilidad reproductiva (ratones)
Nacimientos con poco peso y deformaciones (ratones)
►Immuno supresión (animales)
►Toxicidad Vascular
initiación (mutación)
Promoción (proteina kinasa C)
Detección
►Metabolitos urinarios
1-hidroxipireno
►Conducción (en sangre, orina y excrementos)
DNA
Hemoglobina
proteinas del suero
►Autopsia: concentrationes en grasas
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