smog fotoquimico2
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Programa de Doctorado: Qumica e Ingeniera Qumica
Curso: 2007-2008
CONTAMINACIN AMBIENTAL
SMOG FOTOQUMICO
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Smog ReductorSmog Oxidante. Smog fotoqumico
Manifestaciones principales. En ciudades.Neblina de color amarillo-parduzco.- Aerosol.- Contaminantes primarios.- Contaminantes secundarios.
Efectos nocivos:- Salud humana. Irritaciones en los ojos. Afecciones respiratorias.- Plantas, animales y materiales.
Referencia histrica. 1940s. Los ngeles
Principal contaminante. Ozono superficial. Ozono troposfrico.Contraposicin con ozono estratosfrico.
Programa de Doctorado: Qumica e Ingeniera Qumica
Curso: 2007-2008
GENERALIDADESSMOG FOTOQUMICO
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ORIGEN
CONTAMINANTES PRIMARIOS.*Principales fuentes:
- Motores de combustin interna. Fundamentalmente automviles.- Evaporacin de disolventes o de compuestos lquidos y otros.
LUZ SOLAR.
* Naturaleza de los principales contaminantes.xidos de nitrgeno. Origen:
+ Combustin a elevada temperatura: N2 y O2 presentes en el aire.N2 + O2 2 NO
con intervencin de Oxgeno atmico y Radicales libres (RH).
+ Interconversin.NO2 + h (< 400 nm) NO + O 2 NO + O2 2 NO2
Programa de Doctorado: Qumica e Ingeniera Qumica
Curso: 2007-2008
ORIGENSMOG FOTOQUMICO
* Naturaleza de los principales contaminantes.xidos de nitrgeno. Origen:
+ Combustin a elevada temperatura: N2 y O2 presentes en el aire.N2 + O2 2 NO
con intervencin de Oxgeno atmico y Radicales libres (RH).
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Compuestos Orgnico Voltiles (COVs). Principalmente hidrocarburos:- Alifticos saturados e insaturados (muy reactivos).- Aromticos.
CONTAMINANTES PRIMARIOS.
Hidrocarburos en la atmsfera:Metano. Fuentes:
- Naturales.- Antropognicas. Residuos, combustibles.
COVNM. Fuentes:- Naturales. Plantas.- Antropognicas. Transporte (combustibles no quemados). Ciudades - Vehculos:
+ A partir de aceite del motor a elevadas temperaturas.+ Tanque de combustible.+ Carburador.
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Curso: 2007-2008
ORIGENSMOG FOTOQUMICO
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CONTAMINANTES PRIMARIOS
Relacin Aire/Combustible
Relacin esteqiomtrica
Zona rica en fuel Zona pobre en fuel
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Programa de Doctorado: Qumica e Ingeniera Qumica
Curso: 2007-2008
ORIGENSMOG FOTOQUMICO
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1.- Reacciones de formacin de oxgeno atmico.NO2 + h ( < 380 nm) NO + O
2.- Reacciones con intervencin de especies del oxgeno:O2 + O O3O3 + NO NO2 + O2
3.- Produccin de radicales libres hidrocarburo (COVs):RH + ORH + O3
R , RO , ROO , otros productos
4.- Produccin de otros radicales libres:O* + H2O HO
H2O2 + h 2 HO
5.- Propagacin y terminacin de reacciones:NO2 + R Productos (como PAN)NO + ROO NO2 + Otros productos
Programa de Doctorado: Qumica e Ingeniera Qumica
Curso: 2007-2008
REACCIONESSMOG FOTOQUMICO
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NO2 absorbe radiacin solary produce NO y O
O reacciona con O2para dar O3
O
O3Radicales libre COVs
NO reacciona con O3 o ROO para dar NO2
NO
NO2
O, HO y O3 reaccionan con COVs para dar
radicales libres
OO2
O3
VEHCULOS
SOL
h
NO COVsRadicales libres COVs reaccionan con NO2y otras especies, para producir PAN,
Aldehdos y otros componentes del smog
NO2
R
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O
V
s
VEHCULOS
Programa de Doctorado: Qumica e Ingeniera Qumica
Curso: 2007-2008
REACCIONESSMOG FOTOQUMICO
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COVs
-Dixido de carbono.
-Materia particulada orgnica.
-Productos solubles en agua:+ Inorgnicos: H2SO4, HNO3+ Orgnicas: cidos, Aldehdos.
-Oxidantes:+ Inorgnicos: O3, H2O2, (HNO3).+ Orgnicos: Perxidos e Hidroperxidos:
Nitrato de peroxiacetilo (PAN)Nitrato de peroxibenzoilo (PBN)cido peracticoHidroperxido de acetilo.
R. QumicasR.Fotoqumicas
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Curso: 2007-2008
PRODUCTOSSMOG FOTOQUMICO
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Niv
el d
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on
tam
ina
ci
n ( p
pm)
Horas/da4.0 16.012.08.0 20.0
0.1
0.2
0.3
0.4
Aldehdos
Oxidantes
COVs
NO
NOX
Programa de Doctorado: Qumica e Ingeniera Qumica
Curso: 2007-2008
COMPOSICIN DE LA ATMSFERA EN CIUDADESSMOG FOTOQUMICO
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*Resumen de condiciones para la produccin de smog fotoqumico:
- Fuentes importantes de NO, COVs (RH y otros). Fundamental el trfico.- Fuerte radiacin solar. Reacciones fotoqumicas.
- Escaso movimiento de masas de aire. Evitar dilucin.
- Orografa apropiada.
Reduccin de smog fotoqumico.
- Mejora de condiciones meteorolgicas. Difcil actuar.- Contaminantes primarios:
+ xidos de nitrgeno: Combustin a temperaturas mas bajas.Uso de catalizadores-Convertidores catalticos:
Pd/Pt. Oxidacin de compuestos de carbono.Rh(Cu/Cr). 2NO N2 + O2
+ COVs. Poco eficaz. Suelen estar en exceso con respecto a los xidos de nitrgeno. Fuentes naturales.
Programa de Doctorado: Qumica e Ingeniera Qumica
Curso: 2007-2008
COMPOSICIN DE LA ATMSFERA EN CIUDADESSMOG FOTOQUMICO
Reduccin del smog fotoqumico.
- Mejora de condiciones meteorolgicas. Difcil actuar.- Contaminantes primarios:
+ xidos de nitrgeno: Combustin a temperaturas mas bajas.Uso de catalizadores-Convertidores catalticos:
Pd/Pt. Oxidacin de compuestos de carbono.Rh(Cu/Cr). 2NO N2 + O2
+ COVs. Poco eficaz. Suelen estar en exceso con respecto a los xidos de nitrgeno. Fuentes naturales.
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NIVELES.Referencia. Suele medirse ozono como compuesto de referenciaAire limpio 30 ppmLmites OMS: 75 100 ppm 1 hora
50 60 ppm 8 horasEjemplos: Ciudades: 100 - 150 ppm, varios das al ao, especialmente en verano.
Zonas Rurales: Afectadas por transporte.EFECTOS
Umbral de toxicidad: Hidrocarburos < Componentes en que se transformanManifestacin de efectos nocivos:
Hidrocarburos:Alifticos: 500 ppmAromticos: 25 ppm
Oxidantes:PAN: 0.7 ppmPBN: 0.005 ppm
Programa de Doctorado: Qumica e Ingeniera Qumica
Curso: 2007-2008
NIVELES Y EFECTOSSMOG FOTOQUMICO
Umbral de toxicidad: Hidrocarburos < Componentes en que se transformanManifestacin de efectos nocivos:
Hidrocarburos:Alifticos: 500 ppmAromticos: 25 ppm
Oxidantes:PAN: 0.7 ppmPBN: 0.005 ppm
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* Sobre las plantas:Necrocia de las hojas.Disminucin de crecimiento y produccin
* Sobre los animales y hombre.- Irritacin de los ojos. Dolores de cabeza.- Tos y dolores de garganta.- Irritacin del aparato respiratorio.- Efectos letales.
* Sobre los materiales. Especialmente materiales que contengan macromolculas y polmeros. Efectos:- Ruptura de enlaces. Fragmentacin de molculas.
- Cambio de propiedades. Prdida de resistencia. Quebradizos. Prdida flexibilidad.
Intensidad de los daos. Funcin de:- Concentraciones de contaminantes- Tiempo de exposicin- Naturaleza de los oxidantes
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Curso: 2007-2008
EFECTOSSMOG FOTOQUMICO
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