Contaminantes del aire: tipos, fuentes, efectos y control de los contaminantes del aire

¡Lee este artículo para conocer los tipos, fuentes, efectos y control de la contaminación del aire!

La contaminación del aire es un cambio en las características físicas, químicas y biológicas del aire que causa efectos adversos en los seres humanos y otros organismos. El resultado final es un cambio en el entorno natural y / o el ecosistema.

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Las sustancias que son responsables de causar la contaminación del aire se llaman contaminación del aire. Estos contaminantes del aire pueden ser naturales (por ejemplo, incendios forestales) o sintéticos (hechos por el hombre); Pueden estar en forma de gas, líquido o sólido.

1. Tipos de contaminantes del aire:

Un contaminante del aire es conocido como una sustancia en el aire que puede causar daño a los seres humanos y al medio ambiente. Los contaminantes pueden estar en forma de partículas sólidas, gotas de líquido o gases. Además, pueden ser naturales o artificiales. Los contaminantes se pueden clasificar como primarios o secundarios. Por lo general, los contaminantes primarios son sustancias emitidas directamente de un proceso, como la ceniza de una erupción volcánica, el gas de monóxido de carbono del escape de un vehículo motorizado o el dióxido de azufre emitido por las fábricas.

Los contaminantes secundarios no se emiten directamente. Más bien, se forman en el aire cuando los contaminantes primarios reaccionan o interactúan. Un ejemplo importante de un contaminante secundario es el ozono a nivel del suelo, uno de los muchos contaminantes secundarios que forman el smog fotoquímico.

Los principales contaminantes primarios producidos por la actividad humana incluyen:

yo. Óxidos de azufre (SO x ):

El SO 2 es producido por volcanes y en varios procesos industriales. Como el carbón y el petróleo a menudo contienen compuestos de azufre, su combustión genera dióxido de azufre. La oxidación adicional de SO 2, generalmente en presencia de un catalizador tal como NO 2, forma H 2 SO 4, y por lo tanto lluvia ácida. Esta es una de las causas de preocupación sobre el impacto ambiental del uso de estos combustibles como fuentes de energía.

ii. Óxidos de nitrógeno (NO x ):

Especialmente el dióxido de nitrógeno es emitido por la combustión a alta temperatura. El dióxido de nitrógeno es el compuesto químico con la fórmula N0 2 . Es responsable de smog fotoquímico, lluvia ácida etc.

iii. Monóxido de carbono:

Es un gas incoloro, inodoro, no irritante pero muy venenoso. Es un producto por combustión incompleta de combustibles tales como gas natural, carbón o madera. El escape vehicular es una fuente importante de monóxido de carbono.

iv. Dióxido de carbono (CO 2 ):

Un gas de efecto invernadero emitido por la combustión, pero también es un gas vital para los organismos vivos. Es un gas natural en la atmósfera.

v. Compuestos orgánicos volátiles:

Los COV son un importante contaminante del aire exterior. En este campo, a menudo se dividen en categorías separadas de metano (CH 4 ) y no metano (NMVOC). El metano es un gas de efecto invernadero extremadamente eficiente que contribuye a mejorar el calentamiento global.

Otros COV de hidrocarburos también son importantes gases de efecto invernadero a través de su función en la creación de ozono y en la prolongación de la vida útil del metano en la atmósfera, aunque el efecto varía según la calidad del aire local. Dentro de los COVNM, se sospecha que los compuestos aromáticos benceno, tolueno y xileno son carcinógenos y pueden provocar leucemia a través de una exposición prolongada. 1, 3-butadieno es otro compuesto peligroso que a menudo se asocia con usos industriales.

vi. Materia particular:

Las partículas, denominadas alternativamente materia particulada (PM) o partículas finas, son partículas diminutas de sólido o líquido suspendidas en un gas. En contraste, el aerosol se refiere a las partículas y al gas juntos. Las fuentes de material particulado pueden ser artificiales o naturales.

Algunas partículas se producen naturalmente, originadas por volcanes, tormentas de polvo, incendios de bosques y praderas, vegetación viva y rociadores marinos. Las actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles en vehículos, centrales eléctricas y diversos procesos industriales también generan cantidades significativas de aerosoles.

En promedio, los aerosoles antropogénicos, fabricados por actividades humanas, representan actualmente alrededor del 10% de la cantidad total de aerosoles en nuestra atmósfera. El aumento de los niveles de partículas finas en el aire está relacionado con peligros para la salud como enfermedades del corazón, alteración de la función pulmonar y cáncer de pulmón.

vii Los radicales libres persistentes, conectados a partículas finas en el aire, pueden causar enfermedad cardiopulmonar.

viii. Metales tóxicos, como el plomo, el cadmio y el cobre.

ix Clorofluorocarbonos (CFC): nocivos para la capa de ozono emitida por los productos actualmente prohibidos de uso.

X. Amoniaco (NH 3 ) - emitido a partir de procesos agrícolas. El amoníaco es un compuesto con la fórmula NH 3 . Normalmente se encuentra como un gas con un olor acre característico. El amoníaco contribuye significativamente a las necesidades nutricionales de los organismos terrestres al servir de precursor de los alimentos y fertilizantes. El amoníaco, ya sea directa o indirectamente, es también un elemento fundamental para la síntesis de muchos productos farmacéuticos. Aunque se usa ampliamente, el amoníaco es tanto cáustico como peligroso.

xi Olores, tales como basura, aguas residuales y procesos industriales.

xii Contaminantes radioactivos: producidos por explosiones nucleares, explosivos de guerra y procesos naturales como la descomposición radioactiva del radón.

Los contaminantes secundarios incluyen:

yo. Material particulado formado a partir de contaminantes gaseosos primarios y compuestos en el smog fotoquímico. El smog es un tipo de contaminación del aire; La palabra "smog" es un baúl de humo y niebla. El smog clásico resulta de grandes cantidades de carbón que se queman en un área causada por una mezcla de humo y dióxido de azufre. El smog moderno no suele provenir del carbón, sino de las emisiones vehiculares e industriales que actúan sobre la atmósfera a través de la luz solar para formar contaminantes secundarios que también se combinan con las emisiones primarias para formar el smog fotoquímico.

ii. Ozono a nivel del suelo (O 3 ) formado a partir de NO x y COV. El ozono (O 3 ) es un componente clave de la troposfera (también es un componente importante de ciertas regiones de la estratosfera, comúnmente conocida como la capa de ozono). Las reacciones fotoquímicas y químicas que la involucran impulsan muchos de los procesos químicos que ocurren en la atmósfera de día y de noche. A concentraciones anormalmente altas provocadas por las actividades humanas (en gran parte la combustión de combustibles fósiles), es un contaminante y un componente de la contaminación.

iii. Nitrato de peroxiacetilo (PAN): formado de manera similar a partir de NOx y COV.

2. Fuentes de contaminación del aire:

Las fuentes de contaminación del aire se refieren a los diversos lugares, actividades o factores que son responsables de la liberación de contaminantes en la atmósfera. Estas fuentes se pueden clasificar en dos categorías principales que son:

Fuentes antropogénicas (actividad humana) relacionadas principalmente con la quema de diferentes tipos de combustible:

yo. Las “Fuentes estacionarias” incluyen pilas de humo de plantas de energía, instalaciones de fabricación (fábricas) e incineradores de desechos, así como hornos y otros tipos de dispositivos de calefacción que queman combustible.

ii. Las "fuentes móviles" incluyen vehículos motorizados, embarcaciones marítimas, aviones y el efecto del sonido, etc.

iii. Químicos, polvo y prácticas de quema controlada en agricultura y manejo forestal. La quema controlada o prescrita es una técnica que a veces se usa en el manejo forestal, la agricultura, la restauración de praderas o la reducción de gases de efecto invernadero. El fuego es una parte natural de la ecología de bosques y pastizales, y el fuego controlado puede ser una herramienta para los silvicultores. La quema controlada estimula la germinación de algunos árboles forestales deseables, renovando así el bosque.

iv. Humos de pintura, lacas para el cabello, barnices, aerosoles y otros solventes.

v. Deposición de residuos en vertederos, que generan metano. El metano no es tóxico; sin embargo, es altamente inflamable y puede formar mezclas explosivas con el aire. El metano también es un asfixiado y puede desplazar el oxígeno en un espacio cerrado. Puede producirse asfixia o asfixia si la concentración de oxígeno se reduce a menos del 19, 5% por desplazamiento.

v. Militares, como armas nucleares, gases tóxicos, guerra de gérmenes y cohetes.

Fuentes naturales:

yo. Polvo de fuentes naturales, usualmente grandes áreas de tierra con poca o ninguna vegetación.

ii. El metano, emitido por la digestión de alimentos por animales, por ejemplo el ganado.

iii. Gas radón de la descomposición radioactiva dentro de la corteza terrestre. El radón es un gas noble radiactivo incoloro, inodoro y natural que se forma a partir de la descomposición del radio. Se considera un peligro para la salud. El gas radón de origen natural puede acumularse en edificios, especialmente en áreas confinadas como el sótano y es la segunda causa más frecuente de cáncer de pulmón, después de fumar cigarrillos.

iv. Humo y monóxido de carbono de incendios forestales.

v. Actividad volcánica, que produce partículas de azufre, cloro y ceniza.

3. Efectos de los contaminantes del aire:

Hay varios efectos nocivos de los contaminantes del aire:

yo. Monóxido de carbono (fuente: escape de automóviles, reacciones fotoquímicas en la atmósfera, oxidación biológica por organismos marinos, etc.): Afecta la actividad respiratoria ya que la hemoglobina tiene más afinidad por el CO que por el oxígeno. Por lo tanto, el CO se combina con el HB y, por lo tanto, reduce la capacidad de transporte de oxígeno de la sangre. Esto se traduce en visión borrosa, dolor de cabeza, pérdida del conocimiento y muerte por asfixia (falta de oxígeno).

ii. El dióxido de carbono (fuente: quema de carbono de los combustibles fósiles, el agotamiento de los bosques (que elimina el exceso de dióxido de carbono y ayuda a mantener la proporción de oxígeno y dióxido de carbono) - causa el calentamiento global.

iii. Dióxido de azufre (fuente: industrias, quema de combustibles fósiles, incendios forestales, plantas de generación eléctrica, plantas de fundición, calderas industriales, refinerías de petróleo y erupciones volcánicas): problemas respiratorios, fuertes dolores de cabeza, disminución de la productividad de las plantas, amarillamiento y menor tiempo de almacenamiento del papel., coloración amarillenta y daños en piedra caliza y mármol, daños en el cuero, mayor índice de corrosión del hierro, acero, zinc y aluminio.

iv. Hidrocarburos Compuestos Aromáticos Polinucleares (PAC) e Hidrocarburos Aromáticos Polinucleares (HAP) (fuente: escape de automóviles e industrias, tanques de combustible con fugas, lixiviación de desechos de desechos tóxicos y revestimiento de alquitrán de carbón de algunas tuberías de suministro de agua) causar leucemia).

v. Cloruro de carbono carbones (CFC) (fuente: refrigeradores, acondicionadores de aire, crema de afeitar con espuma, latas de aerosol y disolventes de limpieza): destruye la capa de ozono que permite que los rayos UV dañinos entren en la atmósfera. La capa de ozono protege la tierra de los rayos ultravioletas enviados por el sol. Si la capa de ozono se agota por la acción humana, los efectos en el planeta podrían ser catastróficos.

vi. Óxidos de nitrógeno (fuente: escapes de automóviles, quema de combustibles fósiles, incendios forestales, plantas de generación eléctrica, plantas de fundición, calderas industriales, refinerías de petróleo y erupciones volcánicas): forman smog fotoquímico, en concentraciones más altas causan daños a las hojas o afectan la actividad fotosintética de las plantas y causa problemas respiratorios en mamíferos.

vii Partículas Partículas Haluros de plomo (contaminación por plomo) (fuente: Combustión de productos de gasolina con plomo) - Efecto tóxico en el hombre.

viii. Partículas de amianto (fuente - Actividades mineras) - Asbestosis - una enfermedad cancerosa de los pulmones.

ix Dióxido de silicio (fuente: corte de piedra, alfarería, industrias de fabricación de vidrio y cemento) - Silicosis, una enfermedad cancerosa.

X. Mercurio (origen: combustión de combustibles fósiles y plantas): daño en el cerebro y los riñones.

Los contaminantes del aire afectan a las plantas al ingresar a través de los estomas (poros de las hojas a través de los cuales se difunden los gases), destruyen la clorofila y afectan la fotosíntesis. Durante el día, los estomas están abiertos para facilitar la fotosíntesis. Los contaminantes del aire durante el día afectan a las plantas al ingresar a la hoja a través de estos estomas más de la noche.

Los contaminantes también erosionan el revestimiento ceroso de las hojas llamadas cutículas. La cutícula previene la pérdida excesiva de agua y los daños causados ​​por enfermedades, plagas, sequías y heladas. El daño a la estructura de la hoja causa necrosis (áreas muertas de la hoja), clorosis (pérdida o reducción de la clorofila que causa el amarilleo de la hoja) o epinastia (curvatura de la hoja hacia abajo) y abscisión (caída de las hojas).

Las partículas depositadas en las hojas pueden formar incrustaciones y taponar los estomas y también reducir la disponibilidad de luz solar. El daño puede ocasionar la muerte de la planta. El 02 produce decoloración de las hojas, clorosis, lesiones y necrosis de las hojas. N02 da como resultado un aumento de la abscisión y un crecimiento suprimido. El O3 causa manchas en la superficie de la hoja, envejecimiento prematuro, necrosis y decoloración.

El nitrato de peroxiacetilo (PAN) causa el plateado de la superficie inferior de la hoja, el daño a las hojas jóvenes y más sensibles y el crecimiento suprimido. Los fluoruros causan necrosis de la punta de la hoja, mientras que el etileno produce epinastia, abscisión de la hoja y caída de las flores.

4. Control de la contaminación del aire:

Los siguientes artículos se utilizan comúnmente como dispositivos de control de la contaminación por la industria o dispositivos de transporte. Pueden destruir contaminantes o eliminarlos de una corriente de escape antes de que se emita a la atmósfera.

yo. Control de partículas:

Colectores mecánicos (ciclones de polvo, multiciclones): la separación ciclónica es un método para eliminar partículas de una corriente de aire, gas o agua, sin el uso de filtros, a través de la separación de vórtices. Los efectos de rotación y la gravedad se utilizan para separar mezclas de sólidos y fluidos.

Se establece un flujo giratorio a alta velocidad (aire) dentro de un contenedor cilíndrico o cónico llamado ciclón. El aire fluye en un patrón en espiral, comenzando en la parte superior (extremo ancho) del ciclón y terminando en el extremo inferior (estrecho) antes de salir del ciclón en una corriente recta que atraviesa el centro del ciclón y sale por la parte superior.

Las partículas más grandes (más densas) en la corriente giratoria tienen demasiada inercia para seguir la curva cerrada de la corriente y golpear la pared exterior, cayendo luego hacia la parte inferior del ciclón, donde pueden eliminarse.

En un sistema cónico, a medida que el flujo giratorio se mueve hacia el extremo estrecho del ciclón, el radio de rotación de la corriente se reduce, separando partículas cada vez más pequeñas. La geometría del ciclón, junto con el caudal, define el punto de corte del ciclón. Este es el tamaño de partícula que se eliminará de la corriente con un 50% de eficiencia. Las partículas más grandes que el punto de corte se eliminarán con una mayor eficiencia y las partículas más pequeñas con una menor eficiencia.

ii. Precipitadores electrostáticos:

Un precipitador electrostático (ESP) o un filtro de aire electrostático es un dispositivo de recolección de partículas que elimina las partículas de un gas que fluye (como el aire) utilizando la fuerza de una carga electrostática inducida. Los precipitadores electrostáticos son dispositivos de filtración altamente eficientes que impiden mínimamente el flujo de gases a través del dispositivo, y pueden eliminar fácilmente partículas finas tales como polvo y humo de la corriente de aire.

En contraste con los depuradores húmedos que aplican energía directamente al fluido fluido, un ESP aplica energía solo a la materia particulada que se está recolectando y, por lo tanto, es muy eficiente en su consumo de energía (en forma de electricidad).

iii. Depuradores de partículas:

El término lavador húmedo describe una variedad de dispositivos que eliminan los contaminantes de un gas de combustión del horno o de otras corrientes de gas. En un lavador húmedo, la corriente de gas contaminado se pone en contacto con el líquido de lavado, rociándolo con el líquido, forzándolo a través de un charco de líquido, o por algún otro método de contacto, para eliminar los contaminantes.

El diseño de los lavadores húmedos o cualquier dispositivo de control de la contaminación del aire depende de las condiciones del proceso industrial y de la naturaleza de los contaminantes del aire involucrados. Las características del gas de entrada y las propiedades del polvo (si hay partículas presentes) son de primordial importancia.

Los depuradores pueden diseñarse para recoger partículas y / o contaminantes gaseosos. Los lavadores húmedos eliminan las partículas de polvo capturándolas en gotas de líquido. Los lavadores húmedos eliminan los gases contaminantes al disolverlos o absorberlos en el líquido.

Cualquier gota que se encuentre en el gas de entrada del lavador debe separarse de la corriente de gas de salida por medio de otro dispositivo denominado eliminador de niebla o separador de arrastre (estos términos son intercambiables). Además, el líquido de lavado resultante debe tratarse antes de cualquier descarga final o reutilizarse en la planta:

yo. La contaminación vehicular se puede controlar mediante el ajuste regular de los motores; sustitución de vehículos antiguos más contaminantes; instalación de convertidores catalíticos; por modificación del motor para tener mezclas de bajo consumo de combustible (magra) para reducir las emisiones de CO e hidrocarburos; y la quema lenta y fría de combustibles para reducir la emisión de NOx.

ii. Utilizando carbón bajo en azufre en industrias.

iii. Minimizar / modificar las actividades que causan contaminación, por ejemplo, transporte y producción de energía.