Equipo Dinamita

lunes, 21 de noviembre de 2016

2.3.4. Las radiaciones del sol y el smog fotoquímico

Smog

La palabra inglesa "smog" (de smoke: humo y fog: niebla) se usa para designar la contaminación atmosférica que se produce en algunas ciudades como resultado de la combinación de unas determinadas circunstancias climatológicas y unos concretos contaminantes. A veces, no muy frecuentemente, se traduce por neblumo (niebla y humo). Hay dos tipos muy diferentes de smog: el industrial y el fotoquímico, pero nos concentraremos en el segundo.

Smog fotoquímico

En muchas ciudades el principal problema de contaminación es el llamado smog fotoquímico. Con este nombre nos referimos a una mezcla de contaminantes de origen primario (NOx e hidrocarburos volátiles) con otros secundarios (ozono, peroxiacilo, radicales hidroxilo, etc.) que se forman por reacciones producidas por la luz solar al incidir sobre los primeros. Esta mezcla oscurece la atmósfera dejando un aire teñido de color marrón rojizo cargado de componentes dañinos para los seres vivos y los materiales. Aunque prácticamente en todas las ciudades del mundo hay problemas con este tipo de contaminación, es especialmente importante en las que están en lugares con clima seco, cálido y soleado, y tienen muchos vehículos. El verano es la peor estación para este tipo de polución y, además, algunos fenómenos climatológicas, como las inversiones térmicas, pueden agravar este problema en determinadas épocas ya que dificultan la renovación del aire y la eliminación de los contaminantes.

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Impacto en el ambiente

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Es un problema ambiental que afecta, sobretodo, a las grandes ciudades; donde la concentración de contaminantes en la atmósfera es mayor. El nombre proviene de la abreviatura de las palabras inglesas smoke (humo) y fog (niebla). El proceso de formación del smog fotoquímico es muy complejo ya que implica centenares de reacciones diferentes sufridas por decenas de compuestos distintos.

Los principales contaminantes que producen el smog fotoquímico son los óxidos de nitrógeno y algunos hidrocarburos ligeros liberados por los automóviles. Otro factor importante es la luz solar.

Los productos finales de estas reacciones son ozono, ácido nítrico, óxidos de nitrógeno, peróxido de hidrógeno, peróxido de nitratoacetilo y compuestos orgánicos. Todos estos compuestos dan lugar a una atmósfera irritante, nociva y en algunos casos tóxica, presentando un color anaranjado.

Para que se produzca el smog fotoquímico son necesarias tres condiciones:

- Debe haber un tráfico que emita los contaminantes que producen smog.

- Tiempo soleado y cálido.

- Debe haber relativamente pocos movimientos de masas de aire, para que los contaminantes no se diluyan ni dispersen.

El smog fotoquímico es la causa de multitud de síntomas y enfermedades respiratorias que se dan en la población de las regiones que padecen smog.

Fuentes e imágenes:

-Imagen reacciones químicas

-Imagen
- Imagen Contaminación

-Impacto ambiental

-http://impactoambientalcmc1.blogspot.mx/2013/12/el-smog-fotoquimico.html

2.3.3. Ozono y alotropía

El ozono es una de la formas químicas en las que el oxígeno se encuentra en la naturaleza, además del oxígeno molecular. Juega dos roles importantes en la atmósfera dependiendo de la región en la que se encuentre. El ozono (O3) es una molécula triatómica formada por átomos de oxígeno. Es un alótropo del oxígeno mucho más reactivo que el oxígeno diatómico (O2). Es un poderoso oxidante que reacciona rápidamente con otros compuestos químicos, es inestable cuando se encuentra en altas concentraciones. Bajo condiciones atmosféricas normales, el ozono decae a oxígeno diatómico en un lapso de aproximadamente 30 minutos. En 1840, el químico alemán Christian Friedrich Schönbein le dio el nombre de ozono, de la raíz griega ozein (olor), debido a su olor característico.

El ozono es un componente natural de la atmósfera que se encuentra en bajas concentraciones y es vital para la vida. La mayor parte del ozono se encuentra en la parte superior de la atmósfera en una región de la estratósfera, a más de 20 km de la superficie, llamada ozonósfera en donde se concentra más del 90% del ozono atmosférico y forma una capa que limita el ingreso de radiación ultravioleta proveniente del Sol. Al nivel de la superficie, el ozono en altas concentraciones es un contaminante del aire que provoca efectos nocivos en la salud humana, las plantas y los animales. Tiene además una contribución al calentamiento global.

Por otro lado, la alotropía se define como la propiedad que poseen determinados elementos químicos de presentarse bajo estructuras moleculares diferentes, como el oxígeno (O3); o con características físicas distintas, como el fósforo rojo y blanco (P4), o el carbono, que lo hace como grafito, diamante y fulenero.

Para que un elemento se pueda denominar alótropo, sus diferentes estructuras moleculares deben presentarse en el mismo estado físico. Ejemplo, el azufre.

Ozono bueno y malo

Puede ser bueno o malo, dependiendo de donde se encuentre. El ozono "bueno" se encuentra en la naturaleza a aproximadamente 10 a 30 millas sobre la superficie terrestre. Nos protege de los rayos ultravioleta del sol. Parte de la capa de ozono bueno desapareció por sustancias químicas fabricadas por el hombre. Sin suficiente ozono bueno, las personas pueden exponerse a demasiada radiación ultravioleta. Eso puede aumentar el riesgo de cáncer en la piel, cataratas y problemas en el sistema inmunitario.

El ozono "malo" se encuentra al nivel del suelo. Se forma cuando los contaminantes de los automóviles, las fábricas y otras fuentes reaccionan químicamente con la luz del sol. Es el componente principal del smog. Suele ser peor en verano. Respirar el ozono malo puede ser dañino. Provoca tos, irritación en la garganta, empeoramiento de condiciones como asma, bronquitis y enfisema, y hasta daños pulmonares permanentes, si la exposición a éste es habitual.

Cuando el ozono se sitúa en la capa más baja de la atmósfera y supera ciertos niveles, deja de ser el gas protector de la vida en el planeta para convertirse en un peligroso contaminante. El aumento de sus concentraciones por causas artificiales es un grave problema medioambiental que debe concienciar a instituciones y consumidores. El ozono penetra por las vías respiratorias y debido a sus propiedades altamente oxidantes provoca la irritación de las mucosas y los tejidos pulmonares, lo que lleva a una irritación de ojos, tos, dolores de cabeza y pecho, etc.

Los grupos de riesgo sobre los que un aumento en la concentración de ozono en el ambiente podría resultar más peligroso son personas con afecciones respiratorias, adultos que realizan actividad física en el exterior, niños y personas que, por causas aún desconocidas, experimentan una mayor sensibilidad al ozono. Además, el ozono en grandes cantidades también es perjudicial para el resto de los seres vivos, puesto que afecta a las paredes celulares.

Efectos en la salud

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En el organismo el ozono ejerce su acción a través de varios mecanismos. Las reacciones con algunas moléculas biológicas pueden llevar a la formación de radicales libres. El ozono no puede penetrar a través de las membranas celulares o las capas surfactantes de las células, por lo que sus efectos biológicos pueden ser provocados por intermediarios tales como radicales libres, aldehídos, peróxido de hidrógeno, entre otros. Cuando el tracto respiratorio es expuesto al ozono se produce daño en el mismo, el alcance dependerá de la concentración de ozono, la duración de la exposición, los patrones de exposición y la ventilación. La limpieza mucociliar decrece por la exposición aguda. Los macrófagos alveolares, responsables de la limpieza en la región pulmonar y participantes en la respuesta inmune, pueden disminuir su fagocitosis y su actividad metabólica antimicrobial, incrementar la liberación de prostaglandinas y alterar su cantidad. Estos efectos aumentan la susceptibilidad a las infecciones respiratorias. En asmáticos expuestos diariamente al ozono, se ha reportado un incremento en la incidencia de ataques asmáticos y síntomas respiratorios.El ozono reduce la función pulmonar y hace más difícil la respiración profunda y vigorosa. Cuando esto sucede, la respiración comienza a sentirse incómoda. Si se realiza ejercicio o trabajo al aire libre, se puede notar una respiración más rápida y superficial de lo normal. A concentraciones elevadas de ozono se puede agravar el asma, debido a que el ozono favorece la susceptibilidad del organismo a los alérgenos (agentes que provocan los ataques). Puede empeorar las enfermedades pulmonares crónicas tales como el enfisema y la bronquitis y reducir la capacidad del sistema inmunológico para defenderse de las infecciones bacterianas.

El ozono puede causar daño permanente al pulmón. El daño en el corto plazo por causa del ozono en los pulmones de niños en desarrollo, puede resultar en una función pulmonar reducida en la edad adulta.
En los adultos, la exposición al ozono puede acelerar la disminución natural de la función pulmonar que ocurre como parte del proceso normal de envejecimiento.

Fuentes:

-https://www.ecured.cu/Alotrop%C3%ADahttp://www.aire.cdmx.gob.mx/descargas/noticias/que-es-ozono/que-es-ozono.pdf
-https://medlineplus.gov/spanish/ozone.html
-http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/urbano/2006/02/22/149576.php
-https://www.airnow.gov/index.cfm?action=pubs_spanish.guia

Imagenes:
Imagen Capa de Ozono
Imagen Pulmones
Imagen Moleculas O3
Imagen Alotropos de Azufre

2.3.2 Partes por millón (ppm)

Son las partes de masa de soluto por un millón de partes de masa de solución. Partes por millón (ppm), es una unidad de medida de concentración. Se refiere a la cantidad de unidades de la sustancia (agente, etc) que hay por cada millón de unidades del conjunto. Esta concentración se utiliza para soluciones muy diluidas como en el análisis de agua o preparaciones biológicas.

Ppm significa partes por millón, es decir, los mg (miligramos) que hay en un kg de disolución; como la densidad del agua es 1, 1 kg de solución tiene un volumen de aproximadamente 1 litro, los ppm son también los mg de una sustancia en un litro. En estas soluciones muy diluidas su densidad es muy cercana a la del agua.

Por lo anterior se puede hacer la simplificación de mg soluto/litro de solución.

masa del soluto mg de soluto

ppm= ----------------------------- x 10^6 = -----------------------

masa de la solución litro de solución

El método de cálculo de ppm es diferente para sólidos, líquidos y gases:

· ppm de elementos sólidos y líquidos: se calcula según el peso:

peso de la sustancia analizada

ppm= ------------------------------------------------ x 10^6

peso total

· ppm de gases: se calcula según el volumen:

volumen de la sustancia analizada

ppm= ----------------------------------------------------- x 10^6

volumen total

Es una unidad empleada para la medición de presencia de elementos en pequeñas cantidades (trazas).

https://curiosoando.com/partes-por-millon

Para medición de concentraciones incluso todavía más pequeñas se utilizan las partes por billón (ppb).

Ejemplos de Partes por Millón:

Ejemplo 1: para medir la calidad del aire se utilizan las unidades ppm (partes por millón) y ppb (partes por billón).

Ejemplos de niveles peligrosos:

· 9 ppm de Monóxido de carbono (CO): 9 litros de CO en 1 millón de litros de aire

· 5 ppb de Monóxido de nitrógeno (NO): 5 litros de NO en 1.000 millones de litros de aire

Ejemplo 2: se han detectado 12 mg de sustancia radioactiva en un depósito de 3 m³de agua. Calcular la concentración:

· Peso de sustancia analizada = 12 mg = 1,2·10^-5 kg

· Peso de los 3 m³de agua = 3.000 kg

· ppm = (1,2 · 10^-5 / 3.000) · 10⁶= 0,004 ppm

· ppb = (1,2 · 10^-5 / 3.000) · 10⁹= 4 ppb

En este caso es más adecuado emplear la concentración ppb por ser extremadamente baja

Ejemplo 3: en un control sanitario se detectan 5 mg de mercurio (Hg) en un pescado de 1,5 kg. Calcular la concentración:

· Peso de mercurio = 5 mg = 5 ·10^-6 kg

· Peso del pescado = 1,5 kg

· ppm = (5 · 10^-6 / 1,5) · 10⁶= 7,5 ppm

1http://es.slideshare.net/CamiloBeleo/soluciones-16661013Ejercicios de Partes por Millón:

Ejercicios de Partes por Millón:

Ejercicio 1: El agua de mar contiene 4 ppb de oro. Calcular la cantidad de agua de mar
que tendríamos que destilar para obtener 1 kg de oro. Dato: densidad del agua = 1,025 kg/l.

Ejercicio 2: Calcular las ppm de 80 mg de ion sulfato (SO₄²⁻) en 5 litros de agua.

Ejercicio 3: Una muestra de agua contiene 3.5mg de iones fluoruro en 825ml
de solución. Calcule los ppm del ion fluoruro en la muestra.

https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjpOQm5FT1TMioAinetU8CB9XmLgZIjRoDOP94TOcHHsyifeSv-bGHX2WUk7m-jtdANnZiu-7lWHpceBzKa_aHI2r_Y9-gjqdNiDP4tHCQrPBsxscC7qgwBqrsyTCMfy4yeylkKqFkPZM18/s1600/porcen51co2_527.jpgFuentes:

Fuentes:

https://sites.google.com/site/quimicaiiepoem/1-3-2-partes-por-millon-ppm

http://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-ppm-partes-por-millon.html
http://www.emagister.com/uploads_user_home/Comunidad_Emagister_4761_quimica.pdf

domingo, 20 de noviembre de 2016

2.3.1. Contaminantes

http://elblogverde.com/contaminacion-atmosferica/

Se considera contaminante toda materia, sustancia, energía, organismo vivo o sus derivados que al incorporarse a los componentes del ambiente, alteran sus características y obstaculizan el disfrute de la naturaleza, dañando los bienes o perjudicando la salud de las personas, animales o plantas. Una sustancia que se encuentra en un medio al cual no pertenece o que lo hace a niveles que pueden causar efectos (adversos) para la salud o el medio ambiente.

De acuerdo a su origen la contaminación puede ser producida por eventos naturales o por la actividad del hombre. Se considera como contaminación de origen natural a los efectos de la erupción de los volcanes, a la presencia de polen o esporas en la atmósfera, el polvo de las regiones secas o áridas, la marea roja, etc. La contaminación producida por el hombre comprende la emisión de gases de industrias y automóviles, la eliminación de basuras domésticas e industriales, los derrames de petróleo al mar, etc. Sin embargo se puede afirmar que la contaminación de origen natural no reviste tanta importancia como la ocasionada por el hombre, ya que de hecho, es responsable, directa o indirectamente, de cualquier tipo de alteración ambiental.

http://fotos.starmedia.com/2016/03/contaminacion-del-aire-940954.html

Llamamos agentes contaminantes a las sustancias que contaminan. Pueden ser agentes químicos, biológicos y físicos. Las actividades que emiten agentes contaminantes se denominan fuentes contaminantes.

Causantes de la contaminación

Causantes de la contaminación. Los causantes o contaminantes pueden ser químicos, físicos y biológicos.

Contaminantes químicos: es la alteración nociva del estado natural de un medio como consecuencia de la introducción de un agente totalmente ajeno a ese medio (contaminante), causando inestabilidad, desorden, daño o malestar en un ecosistema, en el medio físico o en un ser vivo, los químicos son definidos como materias orgánicas o inorgánicas, naturales o sintéticas, carentes de vida propia. Estas substancias pueden ser clasificadas según el estado de la naturaleza en la que se encuentran. Los contaminantes químicos se refieren a compuestos provenientes de la industria química. Pueden ser de efectos perjudiciales muy marcados, como los productos tóxicos minerales, ácidos, los, disolventes orgánicos, detergentes, plásticos, los derivados del petróleo, pesticidas, detergentes y abonos sintéticos, entre otros.
Contaminantes biológicos: son organismos o restos orgánicos que afectan a la calidad del aire, suelo, agua y alimentos. Algunos de ellos pueden deteriorar las superficies. Estos contaminantes se desplazan a través del aire y son a menudo invisibles. Entre los mas comunes podemos mencionar las bacterias, el musgo, los mohos, la caspa de mascotas, la saliva de los gatos, los ácaros de polvo. Las dos condiciones que deben cumplirse para favorecer la actividad de los contaminantes biológicos son la presencia de nutrientes y humedad. Dichas condiciones pueden darse en lugares tales como cuartos de baño, sótanos húmedos o inundados, humidificaciones y acondicionadores de aire. Los contaminantes biológicos son los desechos orgánicos, que al descomponerse fermentan y causan contaminación. A este grupo pertenecen los excrementos, la sangre, desechos de fábricas de cerveza, de papel, aserrín de la industria forestal, desagües, etc.
Contaminantes físicos: son aquellos que al adicionarse al ambiente, su sola presencia altera la calidad de sus componentes, es decir son caracterizados por un intercambio de energía entre persona y ambiente en una dimensión y/o velocidad tan alta que el organismo no es capaz de soportarlo. Por varias razones el contaminante físico esta mas relacionado con la geología ambiental por la radiactividad (natural o artificial). Algunas formas de energía como el ruido, la luz intensa, radiaciones ionizantes, vibraciones, temperaturas, presión son ejemplos de este tipo de contaminantes. Los contaminantes físicos se refieren a perturbaciones originadas por radiactividad, calor, ruido, efectos mecánicos, etc.

http://contaminacionaire.blogspot.es/cache/media/files/00/294/900/2014/05/1401043755_13099332-la-tierra-que-simboliza-la-contaminacion-del-aire.jpg

Los efectos de los contaminantes, una vez penetrados en el organismo son distintos, según su nivel de actuación. Cada uno de ellos provoca una serie de lesiones según su toxicidad, permitiéndonos su mecanismo de acción hacer una clasificación sobre su comportamiento.

Fuentes contaminantes

Son consideradas fuentes contaminantes las aguas residuales de origen agropecuarias, industriales o domésticas cuyas emisiones o descargas afectan el medio ambiente y la salud del hombre.

Los contaminantes primarios son los que proceden directamente de las fuentes de emisión, como chimeneas, tubos de escape de los automóviles, algunos de los contaminantes primarios más comunes son el dióxido de carbono (CO₂), el metano (CH₄), los óxidos nitrógeno (NO_x).
Los contaminantes secundarios son el resultado de las reacciones químicas entre los diferentes contaminantes primarios o entre los contaminantes primarios y otros elementos comunes en la atmósfera. Ejemplos de contaminantes secundarios son el ácido sulfúrico (H₂SO₄), al ácido nítrico (HNO₃).
Los contaminantes terciarios son elementos traza son especialmente peligrosos y hay que tenerlos en cuenta en todo análisis ambiental. Ejemplos los radionúclidos, los metales pesados, los compuestos orgánicos (hidrocarburos aromáticos policíclicos, compuestos organoclorados pesticidas naturales).