Introducción a la contaminación atmosférica

Héctor Jorquera González

• Editorial: Ediciones UC
• Año: 2015
• ISBN:
  9789561425606
• Categoría: Tecnología e ingeniería
• Categoría: Ingeniería general

Este libro presenta a estudiantes universitarios una visión moderna de la contaminación atmosférica, incluyendo aspectos básicos de ciencias de la Ingenierí­a y aplicados. También se espera que la obra sirva de apoyo a profesionales de distintas disciplinas interesados en los distintos aspectos del problema.Cada capí­tulo incluye problemas resueltos y propuestos, que incluyen datos reales y piden respuestas concretas. La parte final aborda como caso de estudio la zona de Temuco-Padre Las Casas, mostrando cómo aplicar la metodologí­a presentada en el texto para obtener resultados cuantitativos.

Capítulo 1
La cadena causal:
de emisor a receptor

LA CADENA CAUSAL: DE EMISOR A RECEPTOR

En este capítulo se presenta una metodología para analizar el problema de la contaminación atmosférica, mediante un enfoque de análisis secuencial de impactos que se puede resumir en la siguiente figura.

FIGURA 1.1
Esquema del método de análisis: cadena causal de la contaminación

En este esquema se puede apreciar que el problema de la mala calidad del aire en una cierta zona (urbana, industrial, rural) se debe al incremento excesivo en las emisiones de contaminantes, las que llevan a mayores concentraciones de contaminantes en la atmósfera. Esto a su vez ocasiona varios efectos negativos, que se pueden clasificar, dependiendo del receptor afectado, en:

• Efectos en la salud de la población

•Alteración en ecosistemas y agricultura

•Daños a materiales y patrimonio cultural

•Resultados estéticos (pérdida de visibilidad)

Estos efectos han sido ampliamente estudiados en la literatura especializada (Vedal, 1997; Wilson y Spengler, 1996; Ayres y otros, 2006; Pope y Dockery, 2006). De todas las consecuencias, sin duda las más importantes son los efectos en la salud de la población expuesta, por lo que nos concentraremos solo en ellos, especialmente en el caso del material particulado en suspensión.

Por otro lado, la Figura 1.1 nos indica que para poder mejorar la calidad del aire la única solución viable es reducir las cantidades de contaminantes liberados a la atmósfera. Hacer esto tiene un costo, tanto para los privados (evaluaciones de impacto ambiental, implementación de procesos de reducción de emisiones, etc.) como para el sector público (monitoreo ambiental, fiscalización de emisores, generación de normativa ambiental, etc.).

Las intervenciones hechas por la sociedad pueden variar desde mejoras en la eficiencia energética, mejora de los combustibles, hasta estándares de emisión, normas de calidad, instrumentos económicos, etc., que se representan como retroalimentaciones que intentan reducir las emisiones.

Hasta qué punto es racional gastar en reducción de emisiones va a depender de los beneficios sociales aportados por la mejor calidad del aire conseguida. Históricamente, los errores que se han cometido han sido sobreestimar la capacidad de autodepuración de la atmósfera o de políticas de abatimiento de emisiones mal focalizadas (Elsom, 1996).

En este texto vamos a seguir el esquema analítico descrito en la Figura 1.1, y veremos cómo se analiza cada etapa de la secuencia, desde el cambio en emisiones de contaminantes, a los cambios en concentraciones ambientales, cambio en los efectos en salud, hasta la valoración económica (social) de dichos impactos a la salud, tal como se muestra en la Figura 1.1.

En los siguientes capítulos se desarrolla la metodología para cada etapa del método, partiendo con las emisiones y llegando hasta la evaluación de beneficios en salud pública asociados a medidas de mejoramiento de la calidad del aire. En este capítulo nos dedicaremos a revisar dos aspectos del problema: síntomas y causas.

1.1 Los síntomas del problema: calidad del aire

Las primeras preguntas que uno puede hacerse al analizar una situación dada de calidad del aire son:

a)¿Existe realmente un problema de calidad del aire?

b)¿La calidad del aire está mejorando o empeorando?

Para hacer esto se emplea el monitoreo ambiental de los contaminantes más abundantes que se encuentran en la atmósfera y se recurre a utilizar instrumental especializado para medir los impactos a la calidad del aire en la zona de estudio, los que se comparan con estándares de calidad del aire, para diagnosticar la magnitud del problema y su evolución en el tiempo.

Los contaminantes que se miden en forma rutinaria son los que más daño causan a la salud de las personas (Capítulo 2), y normalmente son los que más abundan en zonas urbanas o industriales. A continuación se describen los contaminantes regulados en todo el mundo.

a)Material particulado respirable total (MP₁₀): se trata de partículas sólidas suspendidas en el aire, de tamaño aerodinámico¹ menor a 10 μm, emitidas por el uso de combustibles fósiles (transporte, industria, comercio y residencia), por el procesamiento de grandes volúmenes de materiales sólidos en la minería, construcción y agricultura, y por la industria de manufactura en general. Pueden penetrar en las vías respiratorias sin mayor resistencia.

b)Se ha encontrado que la fracción fina del MP₁₀ (MP_2.5) está asociado a daños severos a la salud de las personas, como incrementos en mortalidad prematura, bronquitis crónica, etc. (ver capítulo 2); esta fracción más pequeña en tamaño puede penetrar hasta nivel alveolar en los pulmones. Debido a esto es que esa fracción fina se ha incluido en la lista de contaminantes regulados, en forma adicional al caso del MP₁₀.

c)Monóxido de carbono (CO): es un gas incoloro e inodoro generado en procesos de combustión incompleta, principalmente asociado a los vehículos propulsados a gasolina.

d)Óxidos de nitrógeno (NOx): se trata del óxido nítrico y del dióxido de nitrógeno (NO y NO₂), los que se generan principalmente en procesos de combustión a través de la combinación del nitrógeno y oxígeno del aire a elevadas temperaturas.

e)Compuestos orgánicos volátiles (COV): a las temperaturas ambientales se presentan habitualmente en forma de vapores. Están asociados a las emisiones de procesos de combustión, al uso de solventes en operaciones de pintado de superficies, uso de limpiadores, y evaporación de combustibles líquidos principalmente.

f)Óxidos de azufre (SOx): provienen de la oxidación del azufre contenido en el combustible que se quema; la mayoría corresponde al dióxido de azufre (SO₂), aunque también es posible que se emita el trióxido de azufre (SO₃) en algunos casos (caso de fundiciones de cobre).

g)Ozono: se forma en el ambiente a partir de la combinación de COV y de NOx, a través de un ciclo de reacciones químicas y fotoquímicas. Luego es un contaminante secundario (Capítulo 6).

Adicionalmente, si se estudian problemas a escala global como el cambio climático² se reportan gases de efecto invernadero (GEI), tales como CO₂, CH₄, SF₆ o N₂O. Si se analiza la evolución del ozono estratosférico, entonces se reportan los gases que dañan la capa de ozono, tales como refrigerantes, propelentes y pesticidas que contienen cloro, bromo o flúor en su composición química, respectivamente.

Aunque no siempre se reportan, el calor y el ruido emitido también constituyen contaminación atmosférica, aunque por su naturaleza física distinta se les trata de otra forma.

1.2 Evolución de la calidad del aire en ciudades chilenas

La calidad del aire en las ciudades chilenas se puede clasificar, en una primera aproximación, en base a la ubicación geográfica de ellas:

a)Zona norte, donde hay alta contribución natural al material particulado respirable total MP₁₀, y un alto impacto de la minería y de la generación de energía eléctrica.

b)Zona central, con altas concentraciones de MP_2.5 y ozono, y alto impacto del sector transporte.

c)Zona sur, altas co...