Introduccion Contaminación Atmosférica PDF

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Contaminacion atmosferica...

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INTRODUCCIÓN

El problema de la contaminación atmosférica se desarrolla en todas las escalas, desde local a global. Aunque esta división no es general, se pueden distinguir cinco escalas espaciales diferentes en el desarrollo de un problema de contaminación atmosférica: •

local,

•

urbana/rural,

•

regional,

•

continental y

•

global.

1. La escala local incluye fenómenos hasta los 50 km de distancia, sino se trata de zona urbana; 2. la escala urbana se extiende hasta esos 50 km, pero en zona densamente poblada; 3. la escala regional abarca desde 50 a 500 km; 4. las escalas continentales van desde 500 hasta miles de km. 5. Finalmente, la escala global abarca toda la Tierra. Los problemas de contaminación a escala local se caracterizan generalmente por la existencia de uno o varios grandes focos emisores, o un gran número de focos relativamente pequeños. Cuanto menor sea la altura de emisión, mayor puede ser el impacto de dicha emisión sobre el entorno local. Por ejemplo, los automóviles generarán las concentraciones de contaminantes más elevadas cerca de las carreteras, y las plantas de tratamiento de aguas residuales generarán emisiones de compuestos orgánicos volátiles (VOCs) que alcanzarán su máxima concentración muy cerca de la propia planta, al ser emitidos a nivel del suelo. También grandes focos emisores localizados, que expulsan sus emisiones a la atmósfera desde chimeneas elevadas, pueden provocar problemas de contaminación local. Estos problemas están altamente condicionados por las condiciones meteorológicas. Existen dos tipos de problemas de contaminación atmosférica en las zonas urbanas: la emisión de contaminantes primarios (directamente emitidos por los focos emisores), y la formación de contaminantes secundarios (formados por reacción química de los contaminantes primarios). Los primeros pueden ser causados por focos individuales, generalmente pequeños y en gran número, dado que los grandes focos industriales se están alejando cada vez más de las ciudades. Entre los problemas causados por contaminantes secundarios, se ha identificado la formación de O3 por reacción fotoquímica de óxidos de nitrógeno y diversas especies de hidrocarburos. A escala regional, podemos identificar tres tipos de problemas: el transporte de los contaminantes urbanos a escala regional, la emisión de contaminantes con velocidades de reacción lentas en la atmósfera, y que generan contaminantes secundarios a grandes

distancias (SO3), y la pérdida de visibilidad debida a las emisiones de determinados penachos de contaminantes con niveles de partículas significativos. La escala global aborda, en general, problemas que causa la contaminación atmosférica a medio-largo plazo, como el cambio climático, la reducción de la concentración de O3estratosférico, o las emisiones naturales procedentes de volcanes (que generan gran cantidad de partículas). La necesidad de abordar la problemática de la contaminación atmosférica a través del análisis de los resultados obtenidos con los modelos de difusión atmosférica se presenta como primordial e insustituible frente a otros sistemas desde el momento en que los resultados obtenidos se pueden obtener con antelación a la implantación de la fuente contaminadora. Si bien es cierto que cualquier simulación matemática de un fenómeno tan complejo como es la difusión atmosférica no es nunca exacto, no es menos cierto que los resultados de un modelo son el instrumento más válido en la decisión de la planificación y en la adopción de medidas correctoras ya que con ellos se identifica y se disciernen aquellas zonas con mayor y menor incidencia de la contaminación atmosférica procedente de una instalación o instalaciones determinadas. La aplicación de un modelo de difusión tiene como objeto la integración entre aquellos elementos que inciden en la calidad del aire, como son los condicionantes atmosféricos, localización de los focos e intensidad de los mismos, situación de los receptores, influencia de la topografía, orografía, etc, a fin de adecuar las medidas correctoras económicamente y técnicamente más viables La atmósfera ha sido siempre un receptor de contaminantes, pero también dispone de fuertes mecanismos para dispersar y eliminar la contaminación. Una vez que el contaminante ha sido emitido a la atmósfera, está actúa como medio de transporte, dilución y transformación, sin control posible. La atmósfera no es una masa de gases en reposo, sino una capa gaseosa fluida y turbulenta, que se mueve en el espacio y en el tiempo. Hay muchos procesos que eliminan contaminantes como la absorción por el suelo y el agua, la precipitación, el arrastre de los mismos por la lluvia y nieve y numerosas reacciones químicas que se desarrollan en el medio ambiente y que dan origen a la modificación de distintos compuestos. Los procesos de difusión atmosférica son la base de las medidas correctoras más utilizadas para la eliminación de contaminantes de un determinado lugar, a través de su dispersión a cierta altura sobre el suelo; de este modo, se consigue repartir la contaminación en un área más extensa. Las distintas situaciones meteorológicas tienen una gran incidencia en los procesos de dispersión de los contaminantes atmosféricos. Para comprobarlo basta observar las variaciones de la calidad del aire de unos días a otros en una determinada zona, aún cuando las emisiones permanecen prácticamente constantes en la misma. Por ello, se puede decir que la distribución de contaminantes en la atmósfera está directamente relacionada con los fenómenos meteorológicos que en ella ocurren. En cuanto al comportamiento general de la atmósfera, desde el punto de vista químico, el aire troposférico es una mezcla de gases esencialmente oxidante, fundamentalmente debido a la presencia de O2 y al aporte de energía solar. Esto comportamiento marcará la mayoría de las reacciones que tienen lugar en la atmósfera.

Desde el punto de vista físico, el aire se comporta como un fluido en régimen turbulento, en lo que se denomina flujo libre, es decir, no encerrado por paredes sólidas. Los factores que condicionan este flujo son: 1. El movimiento de la Tierra. 2. La orografía y rugosidad de la superficie terrestre. 3. Las características del aire (densidad media = 1.204 kg/m3, viscosidad cinemática =0.1 kg/m·s). 4. Los fenómenos de intercambio de energía que se desarrollan en su seno, como los cambios de fase del agua, el aporte de energía solar y de la superficie terrestre y los océanos. Todos estos condicionantes del flujo atmosférico generan una gran complejidad de fenómenos. Para el estudio de la contaminación atmosférica y su comportamiento será necesario conocer algunos conceptos meteorológicos que la afectan directamente. La mayoría de estos fenómenos se desarrollan en la denominada capa límite atmosférica, definida como la capa más baja de la troposfera directamente afectada en su flujo por la superficie terrestre, por lo que su altura es muy variable. Se denomina "transporte" al mecanismo por el cual los contaminantes atmosféricos se desplazan desde su foco emisor hasta un receptor. Supongamos que, para una determinada masa de contaminante, tenemos un único foco emisor y un único receptor. El viento es el principal fenómeno atmosférico mediante el cual el contaminante se traslada o transporta hasta el receptor; así, el módulo y dirección de la velocidad del viento son fundamentales para conocer los procesos de transporte .Sin embargo, además de este desplazamiento la masa de contaminante crece a lo ancho y a lo alto, debido al proceso de mezcla que experimenta en la atmósfera turbulenta, denominado difusión turbulenta; por lo tanto el estudio de la turbulencia y la estructura térmica de la atmosfera es importante para conocer los procesos de difusión. Además, a lo largo de su camino se producirán cambios en la dirección y velocidad del viento que harán que la masa de contaminante serpentee. La suma de estos procesos se denomina "dispersión", y es el mecanismo gracias al que la concentración de contaminantes en los receptores es menor que su concentración en los focos emisores. Por otro lado el estado físico y químico de la atmósfera junto con la radiación solar son fundamentales para los procesos de transformación de los gases que se transporta. En determinadas condiciones atmosféricas, un penacho puede ser transportado a lo largo de cientos de kilómetros antes de impactar sobre receptores en el suelo: este proceso concreto se denomina transporte a larga distancia. La fiabilidad de un modelo está directamente relacionada con el banco de datos que se posea, siendo fundamental que la información meteorológica esté sustentada por el conocimiento de series suficientemente extensas y detalladas, de los diferentes parámetros climáticos. Vemos entonces que para tener en cuenta los factores que deben introducirse en un modelo de difusión de gases en atmósfera hay que estudiar: •

La atmósfera,

•

el comportamiento de la atmósfera: vientos, turbulencia, estructura térmica

•

la difusión de los contaminantes.

•

Procesos de transformación...