I. INTRODUCCIÓN
El impacto de la contaminación atmosférica y otros aspectos de la
química atmosférica sobre la salud humana y el medio ambiente se remonta al
siglo XX, cuando numerosos episodios de contaminación atmosférica fueron
extremadamente dramáticos, tal es el caso de Meuse Valley Bélgica, en donde
63 personas murieron en el año de 1930, o el de Donora Pennsylvania en
donde murieron 20 personas en 1948. El evento del cual se tenga memoria
como uno de los más aterradores tuvo lugar en Londres con alrededor de 4000
personas que perdieron la vida en 1952, repitiéndose en menor magnitud en
1962 con 700 personas muertas (IPCC, 2001).
Afortunadamente, en la Ciudad de Tingo María nunca se ha tenido
un evento de contaminación atmosférica de esta magnitud y características, sin
embargo, los habitantes de esta ciudad están expuestos a eventos de alta
concentración de contaminantes que causan un subsecuente deterioro de la
salud pública y el medio ambiente.
Objetivo.
Determinar la cantidad de gases atmosféricos en la ciudad de Tingo
María.
II. REVISIÓN LITERARIA
II.1. Contaminación atmosférica
Definen a la contaminación del aire como la presencia en la
atmósfera de uno o más contaminantes o sus combinaciones, en cantidades
tales y con tal duración que sean o puedan afectar la vida humana, de
animales, de plantas, o de la propiedad que interfiera el goce de la vida, la
propiedad o el ejercicio de las actividades (WARK, et al 1994).
II.2. Clasificación de contaminantes atmosféricos
La clasificación general de los contaminantes atmosféricos es la
siguiente:
Materia particulada o partículas
Compuestos que contienen azufre
Compuestos orgánicos
Compuestos que contienen nitrógeno
Monóxido de carbono
Compuestos halogenados
Compuestos radioactivos
II.2.1. Materia particulada o partículas
El material particulada atmosférico se define como un conjunto de
partículas sólidas y/o líquidas (a excepción del agua pura) presentes en
suspensión en la atmósfera. Generalmente, el término aerosol atmosférico se
utiliza como sinónimo de partículas atmosféricas, aunque esta definición no es
estricta. Es necesario considerar que el término material particulada
atmosférico es un concepto amplio que engloba tanto las partículas en
suspensión como las partículas sedimentables (diámetro > 20 µm),
caracterizadas por un corto tiempo de residencia en la atmósfera (varias horas)
(MÉSZAROS, 1999).
Las partículas atmosféricas pueden ser emitidas por una gran
variedad de fuentes de origen natural o antropogénico. Respecto a los
mecanismos de formación, las partículas pueden ser emitidas como tales a la
atmósfera (partículas primarias) o bien ser generadas por reacciones químicas
(partículas secundarias). Dichas reacciones químicas pueden consistir en la
interacción entre gases precursores en la atmósfera para formar una nueva
partícula por condensación, o entre un gas y una partícula atmosférica para
dar lugar a un nuevo aerosol por adsorción o coagulación (WARNECK, 1988).
Como resultado de esta variabilidad de fuentes y
transformaciones, el material particulado atmosférico consiste en una mezcla
compleja de compuestos de naturaleza orgánica e inorgánica con diferentes
distribuciones granulométricas y composición química, ambas condicionadas
por la composición de los gases que las rodean. Los niveles de material
particulado atmosférico se suelen expresar en forma de concentración de
masa o número de partículas por unidad de volumen de aire (µg/m3 o n/cm3).
(MÉSZAROS, 1999).
La presencia de las partículas en la atmósfera, así como su
posterior deposición, puede generar efectos tanto en el clima, en los
ecosistemas como en los seres vivos. Con objeto de minimizar el impacto
ambiental y en la salud es necesario poner en funcionamiento estrategias de
control y reducción de las emisiones de material particulado atmosférico,
aunque para que éstas sean efectivas deben realizarse de forma paralela con
la reducción de las emisiones de gases precursores (ALFARO, 1998).
La materia particulada se divide en las siguientes categorías:
Polvo fino: Su diámetro es menor de 100 µm.
Polvo grueso: Diámetro mayor a 100 µm.
Vapores: Su diámetro está en el rango 0.001-1 µm; son partículas
formadas por condensación, sublimación o reacción química (en
ocasiones también se le conoce como “humo”).
Neblinas. Su diámetro está en el rango 0.1-10 µm.
II.2.1.1. Principales tipos de material particulado atmosférico
Materia mineral (o crustal)
La materia mineral, también denominada crustal, entra a formar
parte de la atmósfera por medio de la acción del viento sobre la superficie
terrestre en forma de emisiones fugitivas. Las emisiones de materia mineral
representan el 44 % de las emisiones globales a nivel terrestre (DUCE et al.,
1995). Las mayores emisiones de este tipo de partículas se producen en
regiones áridas y semiáridas, las cuales se concentran en las latitudes
comprendidas aproximadamente entre 10 y 35° N donde se incluyen el norte
de África, Oriente medio y Asia central (PROSPERO et al., 2002).
La distribución granulométrica de este tipo de partícula tras su
emisión en el área fuente es relativamente constante y se concentra
principalmente en tres modas, de diámetros: 1.5, 6.7 y 14.2 μm (ALFARO
et al., 1998). La emisión de dicha materia depende, entre otros factores, de
la velocidad del viento, la superficie del suelo, la humedad y la cobertura
vegetal (MARTICORENA et al., 1997).
A pesar de que la mayor parte de las emisiones de materia mineral
son naturales, también pueden ser emitidas de forma significativa por
algunas fuentes antropogénicos, como las actividades de construcción,
minería, fabricación de cerámica o cemento. Localmente, también el tráfico
puede contribuir a la emisión de materia mineral a través de la erosión del
firme de rodadura (QUEROL et al., 2001).
Aerosol marino
El aerosol marino es el segundo tipo de partícula con mayor
importancia en cuanto al volumen total de emisiones a escala global.
Representa el 38 % de las emisiones globales terrestres (IPCC, 2001).
Al igual que el material particulado mineral, las partículas de
aerosol marino poseen en su mayoría un origen natural y primario, y son
emitidas directamente a la atmósfera. Existen dos mecanismos principales de
formación de este tipo de partícula: (i) la agitación de la superficie de los
mares y océanos por acción del viento, y (ii) la ruptura de burbujas de aire que
alcanzan la superficie de los océanos (WARNECK, 1988). El número de
partículas de origen marino en la capa límite oceánica es directamente
proporcional a la velocidad del viento (PÓSFAI et al, 2000).
La composición química del aerosol marino deriva de su fuente de
origen: el agua de los mares y océanos. En el aerosol marino se observan las
mismas relaciones que las observadas para los principales elementos
presentes en el agua de mar, Así, la fracción primaria del aerosol marino
está principalmente compuesta por cloruro sódico (NaCI) y, en menor medida,
por otras formas de cloruros y sulfatos (como MgCI2, MgSO4, K2SO4 o
Na2SO4) (MÉSZAROS,1999).
Compuestos de azufre
Representan aproximadamente el 7-10 % de las emisiones
globales terrestres de material particulado (IPCC, 2001).
Los compuestos de azufre presentes en la atmósfera tienen
generalmente un origen secundario, ya que se generan como resultado
de la oxidación de precursores gaseosos, principalmente de SO2. La
granulometría de este tipo de partículas suele ser fina, con un diámetro inferior
a 1 μm (EPA, 1996; QUEROL et al., 1998). También existen fuentes, tanto
naturales como antrópicas, de sulfatos primarios, tales como los yacimientos
yesíferos o los procesos industriales de producción de ácido sulfúrico, o bien la
producción y manipulación de productos minerales como el yeso. Los sulfatos
de origen no natural constituyen la fracción principal del material particulado
atmosférico antrópico y las emisiones antrópicas son responsables del 60-80
% del azufre en la atmósfera a escala global (CHUANG et al., 1997).
Las principales fuentes naturales de gases precursores de sulfatos
son esencialmente las emisiones biogénicas y las volcánicas (ANDREAE et al,
1997). Además, sobre la superficie de los mares y océanos se encuentra una
amplia variedad de compuestos orgánicos y microorganismos que emiten
gases sulfurados, tales como el dimetil sulfuro (CH3SCH3) y el carbonilo
sulfuro (SIEBURTH, 1982). La segunda fuente natural de SO2 son las
emisiones volcánicas, las cuales inyectan grandes cantidades de este
compuesto a niveles elevados de la atmósfera (KEPPLER, 1999).
El principal precursor gaseoso de los sulfatos de origen antrópico
es el SO2 emitido en procesos de combustión de combustibles fósiles con alto
contenido en azufre, principalmente carbón y fuel-oil en centrales térmicas, los
motores de los buques y complejos industriales. Los sulfatos se originan a
partir de la oxidación del SO2 a ácido sulfúrico (H2SO4). La velocidad de
formación del sulfato depende de la intensidad de la radiación solar
(MÉSZAROS, 1973).
El (NH4)2SO4 es un compuesto altamente estable en la atmósfera
por lo que se utiliza frecuentemente como trazador de procesos de transporte
a larga distancia. En ambientes con bajas concentraciones de NH4 y altas
concentraciones de carbonato cálcico (CaCO3) y/o cloruro sódico (NaCI) se
puede producir la neutralización del ácido sulfúrico dando lugar a sulfato
cálcico (CaSO4) o sulfato sódico (Na2SO4) (QUEROL et al., 1996).
H2SO4 (aq) + 2NaCl (s) → Na2SO4 (s) + HCl (g) H2SO4 (aq) + CaCO3 (s) →
CaSO4 (s) + H2CO3 (g)
Compuestos de nitrógeno
Los compuestos de nitrógeno representan aproximadamente el
2-5 % de las emisiones globales terrestres de material particulado (IPCC,
2001). Al igual que los sulfatos, los nitratos son mayoritariamente secundarios
y provienen de la reacción de precursores gaseosos tanto naturales como
antrópicos, principalmente óxidos de nitrógeno (NOX). Las emisiones
antrópicas de estos compuestos a escala global son tres veces mayores que
las emisiones naturales (MÉSZAROS, 1993). Los compuestos de nitrógeno de
origen natural proceden mayoritariamente de las emisiones de los suelos
(nitrificación, N2O), los incendios forestales (NO2, NO), las descargas
eléctricas (NO) y las emisiones biogénicas (NH3) (SEINFELD et al, 1998).
En condiciones normales, el ácido nítrico reacciona con el
amoníaco presente en la atmósfera dando lugar a la formación de nitrato
amónico (HARRISON et al, 1983; EPA, 1996) según la siguiente reacción:
HNO3 (g) + NH3 (g) → NH4NO3 (s)
El nitrato amónico es inestable, de modo que a más de 20 °C se
volatiliza parcialmente dando lugar de nuevo a ácido nítrico gaseoso y a más
de 25 °C la volatilización es total. El ácido nítrico también puede
reaccionar con partículas terrestres de carbonato de cálcico, CaCO3, y, en
menor proporción, magnésico (Wall et al., 1988). Estos compuestos tienen un
tamaño de partícula superior al de NH4NO3, situándose en la moda gruesa
(SCHAAP et al., 2004).
HNO3 (g) + NaCI (s) → NaNO3 (s) + HCI (g) NH4NO3 (s) + NaCl (s) →
NaNO3 (s) + NH4Cl (g)
2HNO3 (g) + CaCO3 (s) → Ca(NO3)2 (s) + H2 CO3 (g)
Compuestos de carbono
Los compuestos de carbono representan entre el 2 y el 5 % de las
emisiones globales terrestres (IPCC, 2001). Estos compuestos comprenden
una amplia variedad de especies naturales y antrópicas e composición y
estructura diversa, cuya característica común es la presencia de carbono
en su composición. El carbono presente en la atmósfera (CTotal, carbono
total) se puede encontrar como carbono elemental (EC), carbono orgánico
(OC) y, de manera minoritaria, como carbono en forma de carbonatos
(principalmente CaCO3 y MgCO3, naturales y/o antrópicos). La distribución
de tamaño de partícula de carbono total es bimodal, con una moda inferior a
2.5 μm y otra superior a 10 μm, correspondientes a las partículas
orgánicas antropogénicas y a carbonatos minerales, respectivamente
(QUEROL et al., 2001).
El carbono elemental tiene su origen esencialmente en emisiones
primarias antrópicas, tales como las debidas a procesos de combustión
incompleta. Diversos estudios (WOLFF et al, 1985). Han puesto en evidencia
que los motores diésel constituyen la principal fuente de carbono elemental.
Las partículas de EC tienen una granulometría fina, en torno a 0.1 μm. Los
compuestos de carbono orgánico, por otra parte, pueden ser emitidos
directamente a la atmósfera (por fuentes naturales y antrópicas) o bien
formarse por condensación de compuestos orgánicos volátiles (COVs, también
de origen natural o antrópico) (EPA, 1996).
La emisión de compuestos orgánicos de origen natural se produce
esencialmente a través de la vegetación, la superficie de los océanos y los
suelos, y puede dar lugar a partículas tanto primarias como secundarias. Las
primarias están constituidas principalmente por compuestos vegetales y
edafológicos, tales como esporas, polen, ácidos húmicos y fúlvicos,
microorganismos y hongos, siendo variable su granulometría. Las secundarias
son producto de la oxidación en la atmósfera de los gases orgánicos emitidos
principalmente por la vegetación. La composición de dichos gases orgánicos,
así como la de las partículas atmosféricas resultantes es muy variable (EPA,
1996).
Las partículas carbonosas antrópicas primarias tienen su principal
fuente en los procesos de combustión (tanto asociados al tráfico rodado como
a la generación eléctrica y otros procesos industriales). En áreas urbanas,
caben destacar las emisiones de los vehículos diésel cuya contribución a los
niveles de materia carbonosa es cinco veces superior a la de los motores de
gasolina (KIM e t a l , 2003). En cuanto a las partículas carbonosas
antrópicas de origen secundario, aproximadamente el 50 % provienen de la
evaporación de gasolina, la gasolina líquida y las emisiones de los vehículos
(WATSON et al., 2001).
KEPPLER (1999) menciona que, las partículas resultantes tienen
una distribución de tamaño de partícula muy amplia, desde menos de 1 μm
hasta 10 μm, con un máximo en la moda fina y sobre todo ultra fina. También
contribuyen a los niveles de OC la fabricación y manipulación de pinturas y
disolventes. Asimismo, los compuestos azufrados, orgánicos,
nitrogenados, halogenados, radiactivos y el monóxido de carbono se agrupan
en las siguientes categorías:
Contaminantes primarios. Proceden directamente de la fuente de
emisión.
Contaminantes secundarios. Se originan a causa de la interacción
química entre los contaminantes primarios y los componentes de la
atmósfera.
Cuadro 1. Clasificación de los contaminantes atmosféricos
Tipo Contaminante PrimarioContaminante
secundario
Compuestos de S SO2, H2S SO3, H2SO4, MSO4
Compuestos de N NO, NH3 NO2, MNO3*
Compuestos orgánicos de C
Compuestos C1-C7Aldehídos, cetonas, ácidos
Óxidos de C CO, CO2 HF, HCl Ninguno
Compuestos de halógenos Ninguno
Fuente: WARK (1994).
II.2.2. Contaminantes primarios.
Los contaminantes primarios son los que se emiten directamente a
la atmósfera como el dióxido de azufre SO2, que daña directamente la
vegetación y es irritante para los pulmones (STANLEY et al. 2007)
II.2.3. Contaminantes secundarios.
Los contaminantes secundarios son aquellos que se forman
mediante procesos químicos atmosféricos que actúan sobre los contaminantes
primarios o sobre especies no contaminantes en la atmósfera.
Son importantes contaminantes secundarios el ácido sulfúrico, H2 SO4, que se
forma por la oxidación del SO2, el dióxido de nitrógeno NO2, que se forma al
oxidarse el contaminante primario NO y el ozono, O3 , que se forma a partir del
oxígeno O2. Ambos contaminantes, primarios y secundarios pueden
depositarse en la superficie de la tierra por precipitación. El nitrometano es un
compuesto orgánico de fórmula química CH3NO2. Es el nitrocompuesto o nitro
derivado más simple. Similar en muchos aspectos al nitro etano, el nitrometano
es un líquido ligeramente viscoso, altamente polar, utilizado comúnmente
como disolvente en muchas aplicaciones industriales, como en las
extracciones, como medio de reacción, y como disolvente de limpieza. Como
producto intermedio en la síntesis orgánica, se utiliza ampliamente en la
fabricación de productos farmacéuticos, plaguicidas, explosivos, fibras, y
recubrimientos (STANLEY et al. 2007).
II.3. Fuentes de contaminación atmosférica
Se clasifican en móviles y estacionarias a las fuentes de emisión
de agentes dañinos para el aire; como ejemplos de la primera categoría
tenemos a los medios de transporte que usan combustibles. Los orígenes
estacionarios se subclasifican en: fuentes de área que son resultado de la
incineración de basura y siendo las construcciones como departamentos,
casas y comercios muestras de éstas; chimeneas de procesos químicos y
petroquímicos que cuentan con una altura arriba de 76.2 m, chimeneas altas
empleadas en plantas generadoras de electricidad con una altura mayor a 381
m. (HARRISON,1983).
II.3.1. Naturales
El agente de contaminación natural más corriente es el polvo
transportado por el viento, aunque las materias biológicas, las esporas, los
pólenes y las bacterias pueden a veces producirse en cantidades suficientes
para plantear problemas lejos de sus fuentes naturales (WARNECK,1988).
II.3.2. Agrícolas
Las prácticas agrícolas pueden crear materias biológicas
contaminadoras, pero los contaminantes más importantes son insecticidas y
herbicidas que se utilizan en la agricultura (WARNEC, 1988).
II.3.3. Tecnológicas (fijas y móviles)
WARNECK (1988) menciona que, una vez que se hayan estudiado
cuidadosamente algunas sustancias seleccionadas y que se les haya
declarado como contaminantes del aire, es de interés inmediato conocer las
principales fuentes de dichas sustancias. Las partículas sólidas que existen en
la atmósfera son generadas por la combustión de combustibles tales como el
carbón y el combustóleo en hornos estacionarios y de gasolina, aceite diesel y
combustible para motores de turbina en fuentes móviles. En los vehículos de
motor existen cuatro fuentes de contaminación del aire, que son: el tubo de
escape, el cárter, el carburador y el tanque de gasolina. La distribución de los
contaminantes según sus fuentes en los vehículos es la siguiente:
Pérdida por evaporación en el tanque de la gasolina y en el carburador:
20% de hidrocarburos.
Respiradero del cárter: 25% de los hidrocarburos.
Tubo de escape: 50% de los hidrocarburos y la casi totalidad del plomo,
del monóxido de carbono y de los óxidos de nitrógeno.
La composición química de los hidrocarburos han sido objeto de
muchos y muy cuidadosos estudios para la identificación de los compuestos, lo
que es sumamante importante desde el punto de vista práctico, ya que el índice
de reacción fotoquímica de la atmósfera esta intimamente relacionado con la
estructura de hidrocarburo de que se trate. Debido a ciertos factores de los
carburadores y las propiedades de las gasolinas específicas, no será posible
suministrar siempre al motor la mezcla correcta vaporizada de combustible y
aire (EPA, 1996).
La contaminación de la atmósfera con plomo procedente de
vehículos de motor se debe a los compuestos alquílicos de ese metal que se
añaden a la gasolina para evitar detonaciones, y en cada litro puede haber
hasta 1 g de tetraetilo de plomo y otros compuestos. La mayor parte de los
productos de descomposición pasan a la atmósfera en forma de partículas
dispersas y un tercio apróximadamente queda en el motor y el tubo de escape
o sale en forma de partículas más gruesas (ANDREAE,1986).
En comparación con los motores de gasolina, los motores diesel
emiten cantidades mucho menores de monóxido de carbono y los gases de
escape no contienen plomo, en cuanto a los óxidos de nitrógeno y los
hidrocarburos sus concentraciones son prácticamente iguales. Estos vehículos
tienen poca influencia sobre la contaminación del aire en las zonas urbanas
porque son menos numerosos. La principal fuente de gases de los motores
diesel es el tubo de escape. Los carburantes Diesel suelen contener más
azufre que la gasolina, por lo cual los motores de este tipo emiten a veces SO2
(ANDREAE,1986).
2.3.3.1 Contaminaciones del aire por emisiones vehiculares
Los vehículos automotores propulsados por motores de combustión
interna. producen, en general, tres tipos de emisiones de gases contaminantes:
a) emisiones evaporativas, b) emisiones por el tubo de escape (Figura 1), así
como, c) emisiones de partículas por el desgaste tanto de los frenos como de
las llantas.
Figura 1. Proceso de emisión de contaminantes en vehículos automotores
Fuente: INE- SEMARNAT (2005).
II.4. Red de monitoreo de aire
Una red de monitoreo de la calidad del aire es un conjunto de
sitios representativos de una ciudad/región, en los cuales se instalan equipos
de medición de calidad del aire ambiente. Se utilizan metodologías científicas y
parámetros de comparación estándar que permiten seguir la evolución de la
calidad del aire y así determinar las zonas de alta, media y baja contaminación
(QUEROL et al., 2001).
El monitoreo de calidad de aire permite determinar la presencia de
Contaminantes atmosféricos: Los elementos contaminantes que afectan la
salud humana y que se encuentran en mayor proporción en el aire ambiente se
denominan “contaminantes criterio”. Los principales contaminantes criterio son:
Cuadro 2. Contaminantes criterio del aire
Ozono troposférico (O3 )
Material particulado (PM10, PM2.5 )
Monóxido de carbono (CO)
Óxidos de nitrógeno (NOx )
Dióxido de azufre (SO2 )
Fuente: (QUEROL et al., 2001).
II.5. Métodos de análisis
Para realizar el muestreo, se pueden usar métodos continuos o
variables pero su definición como la mejor alternativa está en función a la
disponibilidad económica y de recursos humanos capacitados. Además, es
importante considerar los programas de calibración y mantenimiento de los
equipos para asegurar una operación continua y sostenible en el tiempo
PROSPERO et al,( 2002)
Muestreo activo
Este método necesita de energía para succionar una muestra de
aire y seleccionar el contaminante requerido sobre un material físico en el cual
se deposita el contaminante. Esta muestra posteriormente es analizada en
laboratorio para determinar el nivel de contaminación. Su ventaja es que tiene
una operación y rendimiento confiable, pero requieren de energía para su
funcionamiento. Existen también equipos que cuentan con una batería propia.
Se puede realizar mediciones de 24 horas y medir material particulado (PM10)
PROSPERO et al,( 2002).
Muestreo pasivo
Es un método de medición de contaminantes del aire basado en la
recolección del contaminante mediante el uso de dispositivos especiales, que
contienen sustancias químicas que reaccionan con el contaminante en el aire
ambiente, y luego son analizadas en laboratorio. Esté método tiene la ventaja
de ser sencillo y económico, mientras su desventaja es que brinda promedios
largos, de 7 a 15 días. Con este método se puede medir el dióxido de
nitrógeno (NO2 ) y el ozono troposférico (O3 ) PROSPERO et al., (2002).
Cuadro 3. Técnicas de muestreo y análisis
PARAMETRO MÉTODO
Partículas suspendidas totales, PST Gravimétrco
Partículas suspendidas mero es a 10 µm, MP10
Gravimétrico
Partículas sedimentables Gravimétrico
Dióxido de nitrógeno, NO2 Cromatografía iónica, muestreo pasivo
Dióxido de azufre, SO2 Cromatografía iónica, muestreo pasivo
Ozono, O3Espectrofotometría UV/Vis, muestreo pasivo
FUENTE: (WARK, et al. 1994)
2.5.1. Principio teórico
partículas suspendidas
La concentración ambiental se calcula de la siguiente manera:
Dónde:
MP: concentración ambiental [µg/m3]
mf: masa final del filtro luego el muestreo [µg]
mi: masa inicial del filtro antes del muestreo [µg]
Q: caudal [m3/min]
t: tiempo de muestreo (24horas) [min]
partículas sedimentables
La concentración ambiental se calculan de la siguiente manera :
Dónde:
MS: concentración sedimentable [µg/cm2*30 días]
mf: masa final del filtro luego el muestreo [mg]
mi: masa inicial del filtro antes del muestreo [mg]
A: Área superior del contenedor [cm2]
c) Muestreo pasivo o de difusión
La técnica de monitoreo pasiva o de difusión, consiste en una caja cerrada,
generalmente cilíndrica. Uno de sus lados está expuesto al aire ambiente con
el fin de que las moléculas de los gases crucen y se absorban en el extremo
cerrado(PROSPERO et al., 2002)..
Figura 02: Muestreo pasivo
Se basan en la Ley de Fick, que establece que el movimiento de difusión de las
moléculas es determinado por las diferentes concentraciones a lo largo del
volumen del sistema.
Si C es la concentración externa y Co la del interior del monitor antes de la
exposición, entonces:
Q = tasa de colecta, constante que depende de la arquitectura del tubo
y gas a ser monitoreado.
Ventajas de la técnica
a. Económica
No requiere infraestructura complicada para la
instalación de los monitores.
No requiere electricidad
Permite obtener una distribución espacial y temporal de
los contaminantes
Desventajas de la técnica
Presenta promedios de concentración de horas o días.
No sirva para monitoreo continuo.
No es posible comparar con todas las normas
internacionales de calidad de aire.
II.6. Calidad del aire
La calidad del aire trata de la composición del aire y de la idoneidad
del éste para determinadas aplicaciones. El aire que respiramos tiene una
composición muy compleja y contiene alrededor de mil compuestos diferentes.
Los principales elementos que se encuentran en el aire son nitrógeno, oxígeno
e hidrógeno. Sin estos tres compuestos, la vida en la tierra sería imposible.
La calidad del aire está determinada por su composición. La presencia o
ausencia de varias sustancias y sus concentraciones son los principales
factores determinantes de la calidad del aire. Debido a esto, la calidad del aire
se expresa mediante la concentración o intensidad de contaminantes, la
presencia de microorganismos, o la apariencia física. Ejemplos de
contaminantes que son importantes indicadores de la calidad del aire son el
dióxido de azufre y las partículas de polvo y suciedad. La apariencia física del
aire se puede medir, por ejemplo, determinando la turbidez del aire (CONAM,
2001)
II.6.1. Reglamento de Estándares Nacionales de Calidad Ambiental del
Aire
Según CONAM (2001) El Decreto Supremo N° 074-2001-PCM en
su Artículo 4 establece los estándares primarios de calidad del aire y los niveles
de concentración máxima para los siguientes contaminantes criterio:
Figura 2. Estándares Nacionales de Calidad Ambiental del aire
Figura 3. Valores de Tránsito
Según el Decreto Supremo N° 009-2003-SA en su Artículo 3
establece los niveles de alerta de los siguientes contaminantes críticos del aire:
Figura 4. Reglamento de los Niveles de Estados de Alerta por contaminación
del aire.
II.7. Elementos contaminantes presentes en la atmósfera
Cuadro 4. Parámetros de elementos contaminantes en la atmósfera
MetalLongitud de onda (nm) Slit Coeficiente de
correlación ()Estándares
ppm
Mezcla de gases acetileno
- aireCadmio 228.8 0.7 0.99938 1.0,2.0,3.0Cobre 324.8 0.7 1.00000 1.0,2.0,3.0
Manganeso 279.5 0.2 0.99958 1.0,2.0,3.0Plomo 283.3 0.7 0.99985 1.0,2.0,3.0
Zinc 213.9 0.7 1.00000 1.0,2.0,3.0
Fuente: EPA (1996).
Cuadro 5. Norma y niveles fondo de metales estudiados
ug/m3 Norma Nivel fondo
EPA Pb 0.5 0.00005
OMS Cu 0.2 0.005
OMS Mn 0.15 0.01
OMS Zn 0.15 0.02
OMS Cd 0.005 0.0001 Fuente: EPA (1996).
III. MATERIALES Y MÉTODOS
III.1. Descripción de la zona de trabajo
III.1.1. Lugar de ejecución
La práctica de contaminación atmosférica se desarrolló en ciudad
de tingo María, las fechas 25,26 y 27 de octubre del 2013.
III.1.2. Ubicación
La ciudad de Tingo María se ubica en el departamento de
Huánuco, en el centro oriente del territorio peruano (a 135 km. de la ciudad de
Huánuco y a la margen derecha del río Huallaga).
Figura 3. Mapa de ubicación de la ciudad de Tingo María.
III.2. Materiales
Algodón
Hilo nylon esterilizado
Bolsas herméticas
Cámara
Palo de madera
III.3. Metodología
Se coordinó los puntos y horarios críticos de la ciudad de Tingo
María.
Se esterilizo los hilos nylon en la autoclave del laboratorio de
microbiología de la Universidad Nacional Agraria de la Selva.
Se colocó el algodón en el palo de madera en forma de un
algodón de azúcar sujetándolo con el hilo nylon esterilizado, en
el mismo instante que se empezó a monitorear en los puntos
críticos.
Se monitoreo en los horarios críticos que se establecieron las
cuales fueron 7 am, 12pm y 6pm por un intervalo de una hora.
Después de monitorear en cada punto crítico se colocó las
muestras en bolsas herméticas respectivamente rotuladas.
V. RESULTADOS
Cuadro 6: Datos generales de los 3 puntos de muestreo
Cód. Del Usuario
CADMIO (PPM)
PLOMO (PPM)
COBRE (PPM)
ZINC (PPM)
HIERRO (PPM)
MANGANESO (PPM)
82 0.045 13.75 0.03 0.21 3.82 0.1883 0.043 12.25 0.028 0.188 3.8 0.1684 0.023 10.575 0.023 0.19 3.855 0.19585 0.035 11.35 0.028 0.113 3.64 0.21586 0.03 10.3 0.026 0.223 3.375 0.19587 0.038 10.9 0.032 0.163 3.413 0.22388 0.035 10.025 0.036 0.113 3.113 0.21389 0.038 10.535 0.03 0.153 3.091 0.2190 0.028 10.425 0.034 0.13 3.63 0.21591 0.035 10.375 0.037 0.19 3.313 0.20592 0.043 11.625 0.039 0.188 3.125 0.20393 0.04 12.225 0.031 0.21 3.087 0.18894 0.045 11.35 0.023 0.145 3.09 0.18595 0.035 12.45 0.024 0.188 3.2 0.18896 0.048 14.4 0.026 0.14 4.48 0.11397 0.05 13 0.029 0.105 4.125 0.1498 0.053 13.275 0.022 0.108 3.631 0.16399 0.038 12.55 0.028 0.103 3.64 0.13
100 0.036 12.375 0.029 0.105 3.375 0.088101 0.038 11.675 0.029 0.115 3.145 0.113102 0.035 12.225 0.028 0.088 3.113 0.063103 0.048 12.45 0.024 0.113 3.4 0.213104 0.6 11.1 0.024 0.163 3.2 0.065105 0.035 10.8 0.022 0.213 3.625 0.12106 0.035 10.625 0.022 0.113 4.125 0.105107 0.03 10.3 0.215 0.135 3.625 0.19108 0.035 11.1 0.022 0.163 3.413 0.14
Fuente: Elaboración propia
Cuadro 7. Promedio general de las muestras
Promedio General de las MuestrasCADMIO
(PPM)PLOMO (PPM)
COBRE (PPM)
ZINC (PPM)
HIERRO (PPM)
MANGANESO (PPM)
0.059 11.63 0.035 0.151 3.498 0.164
Gráfica 1. Promedio general de las muestras realizadas
10.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
Promedio General de las Muestras
CADMIO (PPM)PLOMO (PPM)COBRE (PPM)ZINC (PPM)HIERRO (PPM)MANGANESO (PPM)
Cuadro 8. Punto crítico de muestreo en ESSALUD
Puntos de muestreo (ESSALUD)Cód. Del Usuario
CADMIO (PPM)
PLOMO (PPM)
COBRE (PPM)
ZINC (PPM)
HIERRO (PPM)
MANGANESO (PPM)
82 0.045 13.75 0.03 0.21 3.82 0.1883 0.043 12.25 0.028 0.188 3.8 0.1684 0.023 10.575 0.023 0.19 3.855 0.19585 0.035 11.35 0.028 0.113 3.64 0.21586 0.03 10.3 0.026 0.223 3.375 0.19587 0.038 10.9 0.032 0.163 3.413 0.22388 0.035 10.025 0.036 0.113 3.113 0.21389 0.038 10.535 0.03 0.153 3.091 0.2190 0.028 10.425 0.034 0.13 3.63 0.215
Cuadro 9. Promedio general del punto de muestreo en ESSALUD
Promedio General del punto de muestreo (ESSALUD)CADMIO
(PPM)PLOMO (PPM)
COBRE (PPM)
ZINC (PPM)
HIERRO (PPM)
MANGANESO (PPM)
0.035 11.123 0.03 0.165 3.526 0.201
Grafica 2. Promedio general de punto de muestreo (ESSALUD)
10.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
Promedio General del punto de muestreo (ESSALUD)
CADMIO (PPM)PLOMO (PPM)COBRE (PPM)ZINC (PPM)HIERRO (PPM)MANGANESO (PPM)
Cuadro 10. Punto crítico de muestreo en PARROQUIA SANTA TERESITA
Punto de muestreo (PARROQUIA SANTA TERESITA)Cód. Del Usuario
CADMIO (PPM)
PLOMO (PPM)
COBRE (PPM)
ZINC (PPM)
HIERRO (PPM)
MANGANESO (PPM)
91 0.035 10.375 0.037 0.19 3.313 0.20592 0.043 11.625 0.039 0.188 3.125 0.20393 0.04 12.225 0.031 0.21 3.087 0.18894 0.045 11.35 0.023 0.145 3.09 0.18595 0.035 12.45 0.024 0.188 3.2 0.18896 0.048 14.4 0.026 0.14 4.48 0.11397 0.05 13 0.029 0.105 4.125 0.1498 0.053 13.275 0.022 0.108 3.631 0.16399 0.038 12.55 0.028 0.103 3.64 0.13
Cuadro 11. Promedio general del punto de muestreo en PARROQUIA SANTA TERESITA
Promedio General del punto de muestreo (PARROQUIA SANTA TERESITA)
CADMIO (PPM)
PLOMO (PPM)
COBRE (PPM)
ZINC (PPM)
HIERRO (PPM)
MANGANESO (PPM)
0.043 12.361 0.029 0.153 3.521 0.168
Grafica 3. Promedio general del punto de muestreo en PARROQUIA SANTA TERESITA
11.000
3.000
5.000
7.000
9.000
11.000
Promedio General del punto de muestreo (PARROQUIA SANTA TERESITA)
CADMIO (PPM)PLOMO (PPM)COBRE (PPM)ZINC (PPM)HIERRO (PPM)MANGANESO (PPM)
Cuadro 12. Punto crítico de muestreo en el BANCO DE LA NACIÓN
Punto de muestreo (BANCO DE LA NACION)Cód. Del Usuario
CADMIO (PPM)
PLOMO (PPM)
COBRE (PPM)
ZINC (PPM)
HIERRO (PPM)
MANGANESO (PPM)
100 0.036 12.375 0.029 0.105 3.375 0.088101 0.038 11.675 0.029 0.115 3.145 0.113102 0.035 12.225 0.028 0.088 3.113 0.063103 0.048 12.45 0.024 0.113 3.4 0.213104 0.6 11.1 0.024 0.163 3.2 0.065105 0.035 10.8 0.022 0.213 3.625 0.12106 0.035 10.625 0.022 0.113 4.125 0.105107 0.03 10.3 0.215 0.135 3.625 0.19108 0.035 11.1 0.022 0.163 3.413 0.14
Cuadro 13. Promedio general del punto de muestreo en EL BANCO DE LA NACIÓN
Promedio General del punto de muestreo (BANCO DE LA NACION)CADMIO
(PPM)PLOMO (PPM)
COBRE (PPM)
ZINC (PPM)
HIERRO (PPM)
MANGANESO (PPM)
0.099 11.406 0.046 0.134 3.447 0.122
Grafica 4. Promedio general del punto de muestreo en el BANCO DE LA NACIÓN
10.000
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
Promedio General punto de muestreo (BANCO DE LA NACION)
CADMIO (PPM)PLOMO (PPM)COBRE (PPM)ZINC (PPM)HIERRO (PPM)MANGANESO (PPM)
V. DISCUSIÓN
- Según CONAM (2001) El Decreto Supremo N° 074-2001-PCM en su
Artículo 4 establece los estándares primarios de calidad del aire (ECA) y
los niveles de concentración máxima para el plomo es de 1 ppm. En
nuestros resultados el promedio DE LOS TRES PUNTOS CRITICOS
MONITOREADOS (ESSALUD, Santa teresita, y Banco de la Nación)
fue de 11.023, 0.043 y 0.099, respectivamente. Lo cual estos puntos
críticos sobrepasan los límites máximos permitidos indicando una
contaminación atmosférica por plomo.
- Según Establecimiento Público Ambiental (EPA). 1998. indica que para
los elementos metálicos contaminantes como plomo cadmio, zinc, cobre
y manganesio es de 0.99, 0.99, 1, 1 y 0.9 ppm respectivamente como
límite máximo. En nuestros resultados obtuvimos un promedio de los
tres puntos críticos monitoreados (ESSALUD, Santa teresita, y Banco
de la Nación) fue de 11.023, 0.165, 0.153 y 0.134, respectivamente. Lo
cual en estos puntos críticos, solo el elemento plomo pasa el nivel de
límite permitido y los otros metales están por debajo de los límites
máximos permitidos.
VI. CONCLUSIONES
- Se determinaron la cantidad de gases atmosféricos en la ciudad de
Tingo María en los tres puntos críticos (ESSALUD, Santa Teresita,
Banco de la Nación) en el cual los contaminantes encontrados fueron
Cadmio, Plomo, Cobre, Zinc, Hierro, Manganeso con concentraciones
en ppm de 0.059, 11.63, 0.035, 0.151, 3.498, 0.164 respectivamente.
- Como observamos el plomo es el contaminante que tiene mayor
promedio, esto es proveniente de la combustión de la gasolina (contiene
aditivos de plomo) ya que en nuestra ciudad la mayoría de los
vehículos funciona a base de gasolina ( 84 y 90 octanos), por ende el
50% y el 90% de plomo emitido al aire en dicho ámbito proviene de este
tipo de fuente.
VII. RECOMENDACIONES
Concientizar a las personas acerca de cómo se encuentra el estado de
nuestra ciudad de Tingo María dándole a conocer sobre el agotamiento.
de la capa de ozono, ya que somos los actores principales para poder
evitar o reducir la contaminación.
En la compra de un vehículo, elegir uno que consuma menos gasolina;
es decir, que tenga mejores rendimientos, ya que de esta forma,
contribuirá a disminuir emisiones, al mismo tiempo que tendrá un
beneficio económico.
Realizar el mantenimiento correspondiente al vehículo, lo que implica:
cambio de aceite, cambio de filtro o de combustible cuando se
recomiende, entre otros.
Revisar la presión de aire de las llantas. Las llantas bajas hacen que el
motor trabaje más, por lo tanto consume más gasolina, lo que da por
resultado más contaminación.
Procurar hacer reuniones de trabajo utilizando medios electrónicos, para
evitar Transportarse en medios contaminantes.
VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
ALFARO S.C., 1998. Mineral aerosol producción by wind erosion:
Aerosol particle sizes and binding energies. Geophysical Research
Letters 25, 991-994.
EPA, 1996. Air Quality Criteria for Particulate Matter. Volume 1.
Environmental Protection Agency.
CHUANG C.C., PENNER J.E., TAYLOR K.E., GROSSMAN A.S.,
WALTON J.J., 1997. An assessment of the radiative effects of
anthropogenic sulfate. Journal of Geophysical Research 102, 3761-
3778.
CONAM. Reglamento de estándares nacionales de calidad ambiental del
aire. Decreto Supremo N° 074-2001-PCM. Lima, 2001.
HARRISON R.M., PIO C.A., 1983. Size-differentiated composition of
inorganic aerosol of both marine and continental polluted origin.
Atmospheric Environment 17, 1733-1738.
IPCC, 2001. Climate Change 2001: The Scientific Basis.
Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University
Press.
KEPPLER H., 1999. Experimental evidence for the source of excess
sulfur in explosive volcanic eruptions. Science 284, 1652-1654.
MARTICORENA B., BERGAMETTI G., AUMONT B., CALLOT Y., N
´DOUMÉ C., LEGRAND M., 1997. Modeling the atmospheric dust
cycle 2. Simulation of Saharan dust sources. Journal of
Geophysical Research 102, 4387-4404
MÉSZÁROS E., 1999. Fundamentals of Atmospheric Aerosol Chemistry.
Akadémiai Kiado. Budapest.
PROSPERO J.M., GINOUX P., TORRES O., NICHOLSON S.E., GILL
T.E., 2002. Environmental characterization of global sources of
atmospheric soil dust identified with the NIMBUS7 TOMS absorbing
aerosol product. Reviews of Geophysics 40, 1, 2-1:2-31.
QUEROL X., ALASTUEY A., LÓPEZ-SOLER A., MANTILLA E., PLANA
F., 1996. Mineralogy of atmospheric particulates around a large
coal-fired power station. Atmospheric Environment 30, 3557-3572.
SCHAAP M., SPINDLER G., SCHULZ M., ACKER K., MAENHAUT W.,
BERNER A., WIEPRECHT W., STREIT N., MÜLLER K.,
BRÜGGEMANN E., CHI X., PUTAUD J.P., HITZENBERGER R.,
PUXBAUM H., BALTENSPERGER U., TEN BRINK H., 2004.
Artefacts in the sampling of nitrate studied in the “INTERCOMP”
campaigns of EUROTRAC-AEROSOL. Atmospheric Environment
38, 6487-6496.
SEINFELD J.H., PANDIS S.N., 1998. Atmospheric Chemistry and
Physics: From Air Pollution to Climate Change. John Wiley and
Sons.
STANLEY E. MANAHAN. 2007. Introducción a la química ambiental.
Traducido por Ivette Mora Leyva. Editor Reverte,. ISBN 84-291-
7907-0 pag 402 (IPCC, 2001).
WARNECK P., 1988. Chemistry of the natural atmosphere. International
Geophysics Series. John Wiley and Sons. Vol. 41. Academy Press.
WARK, KENNETH & CECIL F. 1994. Contaminación del aire. Origen y
Control. México: Editorial Limusa. p.22
WATSON J.G., CHOW J.C., FUJITA E.M., 2001. Review of volatile
organic compound source apportionment by chemical mass
balance. Atmospheric Environment 35, 1567- 1584.