EL AIRE

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El aire es una mezcla compleja de muchas sustancias. Los principales elementos constitutivos del aire son el nitrógeno, oxígeno y vapor de agua.

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lección 4 contaminantes del aire contaminación del aire 1-23

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preguntas que se deben considerar qqqqqqqq ¿cuáles son los contaminantes del aire ¿cómo se categorizan los contaminantes del aire ¿qué son los contaminantes criterio ¿cuáles son las fuentes de los contaminantes criterio ¿cómo afectan los contaminantes criterio la salud y bienestar de los seres humanos ¿cuáles son los contaminantes peligrosos ¿cuáles son las fuentes de los contaminantes peligrosos ¿cómo afectan los contaminantes peligrosos la salud y bienestar de los seres humanos términos claves qqqqqqqqqqqqqqqqqq compuestos orgánicos volátiles cov contaminantes contaminantes criterio contaminantes no criterio contaminantes primarios y secundarios efecto sinérgico estratosfera monóxido de carbono normas primarias y secundarias Óxidos de azufre Óxidos de nitrógeno ozono partículas plomo pm10 radionucleidos radón troposfera 4-2 contaminantes del aire

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contaminantes del aire la atmósfera está constituida por varias capas de aire las de mayor importancia para el estudio del control de la contaminación del aire se llaman troposfera y estratosfera la troposfera es la capa delgada de aire relativamente denso más cercana a la superficie de la tierra la troposfera contiene el aire que todos los seres vivos necesitan para respirar la estratosfera es la capa protectora de aire que ayuda a absorber y dispersar la energía solar se desconoce la composición del aire no contaminado los seres humanos han vivido en el planeta durante miles de años y sus numerosas actividades han influido en la composición del aire antes de que fuese posible medir sus elementos constitutivos el aire es una mezcla compleja de muchas sustancias los principales elementos constitutivos del aire son el nitrógeno oxígeno y vapor de agua aproximadamente 78 por ciento del aire es nitrógeno y 21 por ciento oxígeno el uno por ciento restante incluye pequeñas cantidades de sustancias como el dióxido de carbono metano hidrógeno argón y helio contaminación del aire 4-3

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en teoría el aire siempre ha tenido cierto grado de contaminación los fenómenos naturales tales como la erupción de volcanes tormentas de viento descomposición de plantas y animales e incluso los aerosoles emitidos por los océanos contaminan el aire sin embargo cuando se habla de la contaminación del aire los contaminantes son aquéllos generados por la actividad del hombre antropogénicos se puede considerar como contaminante a la sustancia que produce un efecto perjudicial en el ambiente estos efectos pueden alterar tanto la salud como el bienestar de las personas hay cientos de contaminantes en el aire que se presentan en forma de partículas y gases el material particulado está compuesto por pequeñas partículas líquidas o sólidas de polvo humo niebla y ceniza volante los gases incluyen sustancias como el monóxido de carbono dióxido de azufre y compuestos orgánicos volátiles también se puede clasificar a los contaminantes como primarios o secundarios un contaminante primario es aquél que se emite a la atmósfera directamente de la fuente y mantiene la misma forma química como por ejemplo la ceniza de la quema de residuos sólidos un contaminante secundario es aquel que experimenta un cambio químico cuando llega a la atmósfera un ejemplo es el ozono que surge de los vapores orgánicos y óxidos de nitrógeno que emite una estación de gasolina o el escape de los automóviles los vapores orgánicos reaccionan con los óxidos de nitrógeno en presencia de luz solar y producen el ozono componente primario del smog fotoquímico primarios secundarios contaminantes de aire material particulado gases 4-4 contaminantes del aire

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los contaminantes de aire también se han clasificado como contaminantes criterio y contaminantes no criterio los contaminantes criterio se han identificado como comunes y perjudiciales para la salud y el bienestar de los seres humanos se les llamó contaminantes criterio porque fueron objetos de estudios de evaluación publicados en documentos de criterios de calidad del aire en el nivel internacional los contaminantes criterio son · · · · · · monóxido de carbono co Óxidos de azufre sox Óxidos de nitrógeno nox ozono o3 plomopb material particulado las enmiendas de la ley del aire limpio de 1990 de los estados unidos estableció una nueva categoría de contaminantes llamados contaminantes peligrosos del aire cpa la ley enumeró 189 compuestos como contaminantes peligrosos del aire los contaminantes criterio y contaminantes peligrosos del aire se detallan a continuación 1 ¿cuáles son los principales elementos que constituyen el aire 2 ¿cuáles son los contaminantes del aire 3 ¿cuáles son las dos formas básicas físicas de los contaminantes del aire 4 ¿cuál es la diferencia entre un contaminante primario y uno secundario contaminación del aire 4-5

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los contaminantes criterio como se indicó en la sección anterior los contaminantes criterio son monóxido de carbono óxidos de azufre óxidos de nitrógeno ozono material particulado y plomo en los últimos diez años varios países al definir a las partículas totales en suspensión han especificado a las partículas con 10 micrómetros o menos de diámetro y a las partículas con 2,5 micrómetros o menos de diámetro aerodinámico estas partículas son comúnmente referidas como pm10 y pm2,5 respectivamente la razón fundamental de esta especificación se debe a que las partículas más pequeñas son más peligrosas para la salud de los seres humanos porque son capaces de alcanzar la zona inferior de los pulmones inicialmente en la lista de contaminantes criterio se incluía a los hidrocarburos los hidrocarburos también denominados compuestos orgánicos volátiles cov son precursores en la formación de ozono aunque generalmente hay reglamentos que controlan los cov no hay control específico para los cov en el aire el control adecuado de los cov se refleja en la reducción de la concentración de ozono en el aire para cada contaminante criterio se han establecido guías y normas las guías son recomendaciones para los niveles de exposición a contaminantes atmosféricos a fin de reducir los riesgos o proteger de los efectos nocivos las normas establecen las concentraciones máximas permisibles de los contaminantes atmosféricos durante un período definido son los valores límite diseñados con un margen de protección ante los riesgos la finalidad de las normas es proteger la salud humana normas primarias y proteger el bienestar del ser humano y los ecosistemas normas secundarias la oms ha publicado guías sobre la calidad del aire y varios países de américa latina han establecido sus propias normas en el cuadro 4-1 se muestran los valores límites y tiempos promedio de muestreo de las normas 4-6 contaminantes del aire

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cuadro 4-1 ­ valores límite en µ g/m3 y tiempos promedio de muestreo para las normas nacionales de calidad del aire de varios países de américa y guías de la oms tiempo promedio de muestreo 1 hora 8 horas 24 horas mensual anual3 1 hora 24 horas anual3 1 hora 8 horas 24 horas mensual anual7 24 horas anual3 24 horas mensual 3 meses anual3 argentina 195 bolivia 236 365 702 8464 80 400 150 30.000 10.000 260 75 80 320 100 40.000 10.000 240 80 150 50 100 80 470 100 40.000 10.000 260 75 150 80 79 395 100-3005 100 50.000 15.000 400 77 100 40.000 10.000 40 30.000 10.000 -6 -6 -6 -6 -6 50 200 brasil 160 365 colombia 170 400 chile 160 365 estados unidos 235 160 365 méxico 216 341 venezuela 240 80 ­ 3651 120 125 guías de la oms ozono so2 no2 co pts 57.000 11.000 150 13.000 260 75 150 50 10.000 ­ 40.0005 75 ­ 2601 pm10 plomo 1508 509 1,5 ­ 2,05 1,5 1,5 1,5 0,5 2 promedio aritmético mensual 4 nox expresado como no2 6 no se ha establecido ningún valor de referencia para pts y pm10 porque no existe un umbral evidente en cuanto a sus efectos en la salud 8 estados unidos también tiene una norma para pm2,5 de 65 µg/m3 1 el valor bajo se puede exceder en 50 de las mediciones y el alto en 0,5 3 promedio aritmético anual 5 el valor bajo se puede exceder en 50 de las mediciones y el alto en 5 7 promedio geométrico anual 9 estados unidos también tiene una norma para pm2,5 de 15 µg/m3 contaminación del aire 4-7

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nacionales de calidad del aire para ozono dióxido de azufre so2 dióxido de nitrógeno no2 monóxido de carbono co partículas totales en suspensión pts pm10 y plomo que se han fijado en varios países de américa y las guías de la oms a continuación se detalla cada contaminante criterio monóxido de carbono co el monóxido de carbono es un gas incoloro e inodoro que en concentraciones altas puede ser letal en la naturaleza se forma mediante la oxidación del metano que es un gas común producido por la descomposición de la materia orgánica la principal fuente antropogénica de monóxido de carbono es la quema incompleta de combustibles como la gasolina para que se complete el proceso de combustión es necesario que haya cantidad adecuada de oxígeno cuando éste es insuficiente se forma el monóxido de carbono y una manera de reducirlo es exigir que los automóviles sean afinados debidamente para asegurar la mezcla del combustible con el oxígeno por esta razón los reglamentos de inspección de automóviles han sido útiles para controlar el monóxido de carbono 4-8 contaminantes del aire

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el monóxido de carbono es especialmente problemático en zonas urbanas con gran número de automóviles el volumen del tránsito y el clima local influyen sobre su concentración en el aire los efectos sobre la salud dependen de la concentración y duración de la exposición el monóxido de carbono en los seres humanos afecta el suministro de oxígeno en el torrente sanguíneo normalmente los glóbulos rojos transportan el oxígeno por todo el cuerpo cuando hay monóxido de carbono éste atrae más a los glóbulos rojos que al oxígeno lo que da lugar a la escasez de oxígeno en la sangre el efecto a corto plazo es similar a la sensación de fatiga que se experimenta en altura o cuando se padece de anemia la exposición al monóxido de carbono puede exacerbar las enfermedades del corazón y del pulmón el peligro es más evidente en nonatos neonatos ancianos y en quienes sufren de enfermedades crónicas efectos en la salud humana por exposición a monóxido de carbono concentración de carboxihemoglobina en la sangre efecto observado 2,3­4,3 2,9-4,5 5-5,5 5,0-17,0 7,0-20,0 20,0-30,0 30,0 40,0 50,0 disminución en la capacidad de realizar un ejercicio máximo en un corto tiempo en individuos jóvenes saludables disminución en la duración de ejercicio debido a dolor en el pecho angina en pacientes con enfermedades al corazón disminución del consumo máximo de oxígeno y tiempo para realizar ejercicio en individuos jóvenes saludables durante ejercicio fuerte disminución en la percepción visual y auditiva pérdida de la capacidad sensorial motora y de vigilancia disminución en el consumo máximo de oxígeno durante el ejercicio fuerte en individuos jóvenes saludables dolor de cabeza decaimiento mareo náusea debilidad confusión colapso durante el ejercicio pérdida de conciencia y muerte si la exposición continúa muerte contaminación del aire 4-9

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ozono o3 el ozono es considerado como un contaminante criterio y secundario se forma mediante una serie compleja de reacciones en la atmósfera en términos sencillos se forma mediante la reacción química del dióxido de nitrógeno no2 y compuestos orgánicos volátiles cov en presencia de la luz solar dióxido de nitrógeno compuestos orgánicos volátiles ozono efectos en la salud humana por exposición a ozono concentración ppm tiempo de exposición efecto observado 0,08-0,15 0,12 1-3 hrs 0,12 0,24 2-5 hrs 1-3 hrs tos y dolor de cabeza en individuos sanos durante el ejercicio disminución de fevi y cvf incremento de la sensibilidad de las vías aéreas lo cual podría significar un aumento en la respuesta a otros contaminantes disminución de la función pulmonar en niños y adultos durante ejercicio fuerte en individuos sanos durante el ejercicio incremento en la frecuencia respiratoria disminución de la resistencia de las vías aéreas disminución de la función pulmonar fevi tasa máxima de flujo expiratorio cvf capacidad vital forzada la concentración de ozono en una determinada localidad depende de muchos factores incluida la concentración de no2 y cov en el área la intensidad de la luz solar y las condiciones del clima el ozono es el principal componente del smog fotoquímico o niebla fotoquímica y causa efectos nocivos en seres humanos y plantas la población de mayor riesgo a la contaminación por ozono son los enfermos y ancianos así como los neonatos y nonatos además cuando se le compara con los otros contaminantes criterio es el que más daña a las plantas 4-10 contaminantes del aire

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una estrategia de control para el ozono es reglamentar las fuentes de cov y óxidos de nitrógeno las fuentes principales de estos contaminantes son los productos de combustión incompleta que emiten los escapes de los vehículos la quema de combustibles fósiles y el uso de compuestos de petróleo y solventes orgánicos en procesos industriales y de limpieza por ejemplo el líquido usado en el proceso de lavado al seco es un solvente que es un cov el ozono tiene la singularidad de que es el ozono es un compotambién beneficioso para los nente necesario de la seres humanos y otros seres estratosfera la capa del vivientes es un componente aire que protege la tronecesario de la estratosfera la posfera porque protege a capa del aire que protege la la tierra de la nociva troposfera porque sirve para radiación ultravioleta del proteger a la tierra de la sol aunque el ozono es nociva radiación ultravioleta nocivo y debe ser controdel sol sin embargo cuando lado en la troposfera es se encuentra en un protector necesario en concentraciones altas en la la estratosfera troposfera o capa inferior de la atmósfera se le considera un contaminante de esta manera aunque el ozono es nocivo y debe ser controlado en la troposfera es un protector necesario en la estratosfera las nuevas iniciativas de control de la contaminación del aire que se están llevando a cabo incluidas la reducción progresiva de halocarburos y clorofluorocarbonos evitan el agotamiento del ozono en el estratosfera 5 enumere los contaminantes criterio 6 ¿qué condiciones existentes de salud puede empeorar la exposición del monóxido de carbono 7 ¿cómo se forma el ozono 8 ¿cómo afecta el monóxido de carbono el abastecimiento de oxígeno en el torrente sanguíneo contaminación del aire 4-11

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Óxidos de azufre sox los óxidos de azufre son gases incoloros que se forman al quemar azufre el dióxido de azufre so2 es el contaminante criterio que indica la concentración de óxidos de azufre en el aire la fuente primaria de óxidos de azufre es la quema de combustibles fósiles en particular el carbón se ha denominado al dióxido de azufre como un contaminante que pasa a través de porque la cantidad de dióxido de azufre emitido al aire es casi la misma cantidad presente en el combustible efectos en la salud humana por exposición a dióxido de azufre concentración en efecto observado 24 horas æ g/m3 æ 400 ­ 900 500 ­ 1700 1700 ­ 2300 posible incremento de los síntomas respiratorios tos irritación de la garganta y silbidos en el pecho en personas con asma incremento de la síntomas respiratorios en personas con asma y posible agravamiento de las personas con enfermedades pulmonares y cardíacas incremento significativo de los síntomas respiratorios en personas con asma y agravamiento de las personas con enfermedades pulmonares y cardíacas síntomas respiratorios severos en personas con asma y riesgo serio de agravamiento de las personas con enfermedades pulmonares y cardíacas cambios en la función pulmonar y síntomas respiratorios en individuos sanos 2300 ­ 2900 2900 por ejemplo si se quema cien kilos de carbón que contienen siete kilos de azufre la emisión producida por la quema contendrá aproximadamente 14 kilos de dióxido de azufre siete kilos de azufre y siete de oxígeno el azufre reacciona con el oxígeno en el proceso de combustión para formar dióxido de azufre 4-12 contaminantes del aire

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se ha encontrado que los óxidos de azufre perjudican el sistema respiratorio especialmente de las personas que sufren de asma y bronquitis crónica los efectos de los a b óxidos de azufre empeoran cuando el dióxido de azufre se combina con partículas o humedad del aire esto se conoce como efecto sinérgico a+b porque la combinación de sustancias produce un efecto mayor que la suma individual del efecto de cada sustancia los óxidos de azufre también son responsables de algunos efectos sobre el bienestar el de mayor preocupación es la contribución de óxidos de azufre a la formación de lluvia ácida que puede perjudicar lagos la vida acuática materiales de construcción y la vida silvestre material particulado inicialmente con la denominación de partículas totales en suspensión pts se reconoció a una amplia categoría de material particulado como contaminante criterio las pts son las partículas sólidas o líquidas del aire se incluyen contaminantes primarios como el polvo y hollín y contaminantes secundarios como partículas líquidas producidas por la condensación de vapores como se mencionó anteriormente desde la segunda mitad de la década de 1980 varios países incluyeron en sus normas sobre material partículado a las partículas con menos de 10 micrómetros de diámetro aerodinámico pm10 en la segunda mitad de la década de 1990 las normas sobre material particulado especificaron considerar no solo al pm10 sino también al material particulado con menos de 2,5 micrómetros de diámetro aerodinámico pm2,5 el motivo de este cambio como ya se ha comentado es que las partículas más pequeñas son más peligrosas para el hombre porque tienen mayor probabilidad de ingresar a la parte inferior de los pulmones contaminación del aire 4-13

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en la naturaleza el material particulado se forma por muchos procesos tales como el viento polinización de plantas e incendios forestales las principales fuentes antropogénicas de pequeñas partículas incluyen la quema de combustibles sólidos como la madera y el carbón las actividades agrícolas como la fertilización y almacenamiento de granos y la industria de la construcción el material particulado puede tener efectos en la salud y bienestar del hombre puede contribuir a aumentar las enfermedades respiratorias como la bronquitis y exacerbar los efectos de otras enfermedades cardiovasculares asimismo afecta la visibilidad y velocidad de deterioro de muchos materiales hechos por el hombre efectos en la salud humana por exposición a material particulado concentración efecto observado æ g/m3 æ 200 250 400 500 disminución capacidad respiratoria aumento de enfermedades respiratorias en ancianos y niños afecta a toda la población aumento de mortalidad en adulto mayor y enfermos impacto moderado moderado grave muy grave 4-14 contaminantes del aire

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Óxidos de nitrógeno nox los óxidos de nitrógeno comúnmente referidos como nox son un grupo de gases conformado por el nitrógeno y oxígeno el nitrógeno es el elemento más común del aire y representa 78 por ciento del aire que respiramos los óxidos de nitrógeno incluyen compuestos como óxido nítrico no y dióxido de nitrógeno no2 el término nox se refiere a la combinación de estas dos sustancias los procesos naturales y los realizados por el hombre producen óxidos de nitrógeno en una escala global la emisión natural de óxido de nitrógeno es casi 15 veces mayor que la realizada por el hombre las fuentes más comunes de óxidos de nitrógeno en la naturaleza son la descomposición bacteriana de nitratos orgánicos incendios forestales y de pastos y la actividad volcánica las fuentes principales de emisión antropogénica son los escapes de los vehículos y la quema de combustibles fósiles efectos en la salud humana por exposición a dióxido de nitrógeno concentración tiempo efecto observado de ppm exposición 5 14 hrs individuos normales incremento de la resistencia de las vías aéreas aumento de la hiperreactividad bronquial 2,5 2 hrs individuos normales incremento de la resistencia de las vías aéreas 1 2 hrs individuos normales pequeño cambio en cvp 0,5-5 3-60 min individuos con bronquitis crónica incremento de la resistencia de las vías aéreas 0,5 20 min individuos asmáticos con 10 min de ejercicio moderado disminución de fevi cvf capacidad vital forzada fev1 tasa máxima de flujo expiratorio contaminación del aire 4-15

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