VIGILANCIA Y PREVISION DE LA CALIDAD DEL AIRE

1. VIGILANCIA Y PREVISION DE LA CALIDAD DEL AIRE

2. El aire limpio es esencial para la salud. Pero la expansión del tráfico rodado en las dos últimas décadas ha llevado a un considerable aumento en la contaminación atmosférica, sobre todo en las ciudades. Es ésta una contaminación a baja altura, que afecta directamente al aire que respiramos. Los últimos estudios de la Organización Mundial de la Salud y de la Agencia Europea de Medio Ambiente indican que puede estar afectando a la salud de varios millones de seres humanos. Contaminantes como el dióxido de azufre (SO2), las partículas en suspensión (PS), el dióxido de nitrógeno (NO2) y el ozono (O3) se relacionan con diversas enfermedades respiratorias y cardiovasculares. El benceno emitido por los automóviles puede llegar a causar leucemia.

3. ¿Qué se entiende por contaminación atmosférica? El aire tiene una composición variable porque hay determinadas sustancias que tienen su origen principal en la actividad humana, la cual difiere de un sitio a otro y a lo largo del tiempo. Las sustancias presentes en la atmósfera en unas concentraciones superiores a las naturales se denominan contaminantes, tanto si son sustancias extrañas al aire como si son habituales. En general, los contaminantes son liberados por una fuente, proceso conocido como emisión, y en la atmósfera se desplazan, se transforman, se acumulan, se degradan... Como resultado de estos procesos, en un punto determinado se produce una concentración de cada contaminante. Esta concentración (cantidad de contaminante por metro cúbico de aire) que es independiente de la fuente de procedencia se conoce como nivel de inmisión los que determinan el efecto de un contaminante sobre la salud o el medio ambiente. Fruto de los estudios médicos y científicos, se han establecido unos valores de referencia para los niveles de inmisión de cada contaminante. Mientras no los superen, se puede considerar que la calidad del aire es buena. Será necesario adoptar medidas preventivas o correctoras según el grado de contaminación atmosférica, se debe tener presente que aunque existe cierta relación entre emisión y inmisión estos parámetros no son necesariamente equivalentes, porque entre los dos hay un proceso de transporte y dispersión en la atmósfera, que puede dispersar o concentrar los contaminantes e incluso modificar su naturaleza.

5. Se entiende por emisión a la atmósfera el vertido de substancias de un foco fijo o móvil al aire. Los contaminantes que se encuentran en el aire provienen de los focos de emisión de contaminantes atmosféricos. Estos focos pueden ser naturales (volcanes, incendios, tormentas de arena…) o antropogénicos (originados por la actividad del hombre). Algunos de estos contaminantes están directamente o indirectamente relacionados con efectos nocivos sobre el medio ambiente, como la disminución de la concentración del ozono estratosférico (agujero de ozono), la formación de la llamada "niebla fotoquímica" o la lluvia ácida, por citar algunos. Los focos más importantes de emisión a la atmósfera de origen antropogénico son el tráfico y las actividades industriales. Las actividades industriales emiten contaminantes al aire ya sea por focos puntuales (chimeneas), o por focos difusos (evaporaciones, movimiento de áridos,etc). 

6. Nuestra legislación al respecto • Decreto 948 JUNIO 5 DE 1995 • Por el cual se reglamentan, parcialmente, la Ley 23 de 1973, los artículos 33o., 73o., 74o., 75o. y 76o. del Decreto-Ley 2811 de 1974; los artículos 41o., 42o., 43o., 44o., 45o., 48o. y 49o. de la Ley 9 de 1979; y la Ley 99 de 1993, en relación con la prevención y control de la contaminación atmosférica y la protección de la calidad del aire. • RESOLUCION No. 898 (AGOSTO 23 DE 1995) MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE • Por la cual se regulan los criterios ambientales de calidad de los combustibles líquidos y sólidos utilizados en hornos y calderas de uso comercial e industrial y en motores de combustión interna de vehículos automotores.

7. RESOLUCION No.1351 (14 de Noviembre de 1995) • Por medio de la cual se adopta la declaración denominada Informe de Estado de Emisiones (IE-1) • RESOLUCION NO. 1619 (21 de diciembre de 1995) • Por la cual se desarrollan parcialmente los artículos 97o. y 98o. del Decreto 948 de 1995 (modificados por el Decreto 2107 del 30 de noviembre de 1995) • RESOLUCION No. 005 DE 1996 (9 de enero) MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE Y MINISTERIO DE TRANSPORTE • Por la cual se reglamentan los niveles permisibles de emisión de contaminantes producidos por fuentes móviles terrestres a gasolina o diesel,y se definen los equipos y procedimientos de medición de dichas emisiones y se adoptan otras disposiciones • RESOLUCION NUMERO 125 ( 07 DE FEBRERO DE 1996) MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE • Por la cual se adiciona la Resolución 898 de agosto 23 de 1995 en la que se regulan los criterios ambientales de calidad de los combustibles líquidos y sólidos utilizados en hornos y calderas de uso comercial e industrial y en motores de combustión interna de vehículos automotores

8. ¿Qué es y cómo se estructura la Red de Vigilancia de la Contaminación? • La Red es un sistema de detección de los niveles de inmisión de los principales contaminantes.   • La Red se estructura en forma piramidal y consta de: • Sensores: aparatos de medición de los niveles de inmisión organizados en estaciones. (automáticas y manuales) • ·Centros de análisis: laboratorios capaces de analizar las muestras de las estaciones manuales y de validar y tratar los datos obtenidos de los sensores. • Centro receptor y coordinador: Que planifica, coordina y supervisa toda la Red, homologa las estaciones, recibe los datos (vía radio o teléfono), los analiza (con sistemas informatizados) e informa de los resultados.

9. ¿Cómo se diseña la Red? Es evidente que la determinación del número de estaciones necesarias para evaluar la calidad del aire de una zona de elección de sus emplazamientos es fundamental para una buena interpretación del comportamiento de los contaminantes. Los factores que se tienen en cuenta en el diseño de una Red son : ·el tipo y la distribución de las fuentes emisoras, ·las características meteorológicas de las zonas, ·las características geográficas y orográficas, ·la distribución de los receptores, ·la demanda social ·la magnitud de la población afectada, ·los recursos especialmente protegidos o los más vulnerables.

10. ¿Qué utilidad tiene la Red? • El objetivo principal de esta Red es vigilar la calidad del aire, es decir, obtener los niveles de concentración en el aire de los principales contaminantes atmosféricos y, mediante los resultados de las mediciones que se obtienen, llevar a término las actuaciones necesarias para solucionar los problemas originados por la contaminación atmosférica. •  Así pues, la Red es de gran utilidad, principalmente, porque: • ·Da cumplimiento a la actual normativa en el tema de protección del ambiente atmosférico. El establecimiento de normas sobre la calidad del aire exige un análisis permanente y fiable de los contaminantes atmosféricos. • ·Localiza los principales focos emisores y sus efectos. • ·Conoce la evolución de los niveles en el tiempo y en el territorio. • ·Informa a los ciudadanos del estado de la calidad del aire y de su evolución. • ·Elabora los mapas de vulnerabilidad y capacidad del territorio (instrumento orientador de la planificación territorial). • ·Emprende actuaciones de saneamiento en zonas degradadas. • ·Emprende actuaciones preventivas en zonas no degradadas.

11. Los aparatos de medición Los sensores miden las concentraciones o niveles de inmisión de los diferente contaminantes. Pueden ser manuales o automáticos. Los aparatos de medición manuales Los aparatos manuales son aquellos aparatos que permiten obtener una muestra de medida que posteriormente será analizada en un laboratorio especializado. El tipo de muestra y el tipo de análisis llevado a cabo en el laboratorio dependen del contaminante que se quiera medir. Así pues, los niveles de inmisión o niveles de concentración en el aire de los contaminantes no se obtienen en tiempo real, sino que se conocen en un plazo de tiempo posterior respecto al día en que se ha recogido la muestra. Además, los resultados nos informan, en general, de valores medios en un día, los cuales pueden esconder valores punta que pueden ser importantes y que se dan en periodos de tiempo más cortos. Principio de funcionamiento El aire se aspira mediante una bomba. Después se hace pasar por un filtro que retiene las partículas en suspensión en el aire. Una vez el aire está exento de partículas, se le hace barbullar a través de una solución química. Posteriormente, en el laboratorio se analiza el filtro de partículas y de la solución química. Para cada contaminantes específico se utiliza el tipo de filtro correspondiente y la solución química adecuada.

12. Aparatos de medición automáticos Los aparatos de medición automáticos, también llamados simplemente analizadores, tienen la gran ventaja respecto de los manuales que realizan los análisis por sí mismos. Por tanto, se hacen automáticamente y en tiempo real, es decir, que los aumentos de contaminación se pueden detectar instantáneamente (no se necesita transportar las muestras al laboratorio), y los resultados son transmitidos directamente al centro receptor de datos, lo que permite una actuación muy rápida en el caso de que sea necesario.  No obstante, se debe tener presente que no todas las sustancias se pueden medir con métodos automáticos y que normalmente no será necesario recurrir a procedimientos más costosos. En la actualidad, las técnicas de análisis y las clases de aparatos son muy numerosos.

13. Funcionamiento de los analizadores Se aspira aire en caudal constante durante un tiempo conocido. Se hace pasar por un filtro que retiene las partículas. Posteriormente, se hace pasar por un sistema de detección diferente para cada tipo de contaminante que se desea medir. Como se conoce la cantidad de aire que entra en el analizador, se puede calcular la concentración del contaminante en cuestión. En todos los analizadores hay una bomba de aspiración que hace posible la entrada de aire y su salida posterior después del análisis. Esquema de un sensor manual de medición de humos y gases atmosféricos

14. El funcionamiento de una red ejemplo:

15. Control de las emisiones industriales a la atmósfera Según lo que establece la legislación europea vigente, las actividades industriales se clasifican en tres grupos: A, B y C, de acuerdo con su grado potencial de contaminación a la atmósfera.  Control periódico de las emisiones Actividades Período máximo Ejemplo Grupo A 2 años Refinerías de petróleo Grupo B 3 años Fundición de hierro de capacidad total inferior a 10 toneladas Grupo C 5 años Fabricación de productos farmacéuticos

16. Mediciones de la emisión de contaminantes ·Los contaminantes emitidos por una chimenea pueden salir en forma particulada, en fase gaseosa o como mezcla de las dos fases. · Los métodos de muestreo y análisis utilizados en la realización de las mediciones son específicos para el contaminante que se ha de medir.

18. ·Las mediciones del nivel de emisión de contaminantes a la atmósfera se realizan en puntos de una chimenea (puntos de toma de muestra) que pueden estar situados a alturas de 40, 50 o hasta 80 m, a los que se accede a través de una escalera que a veces puede ser muy precaria. ·Los equipos con los que se realizan las mediciones son pesados (de unos 40 kg de peso) y han de disponerse en una plataforma de muestreo con un espacio escaso de maniobra para trabajar. ·La duración del muestreo es variable según el contaminante que se mida: puede durar desde 30 minutos hasta 6 u 8 horas.

19. Equipo para el muestreo de partículas

20. Red de control de emisiones La legislación en materia de protección del ambiente atmosférico establece que algunas instalaciones industriales con emisiones potencialmente elevadas dispongan de sistemas automáticos de medición que permitan conocer de manera continua los niveles de emisión de contaminantes de un determinado foco de la instalación. Estos sistemas de control en continuo se están implantando progresivamente en focos emisores de grandes instalaciones. En Europa se ha establecido un protocolo de colaboración con algunas empresas que disponen de este sistema de control, a fin de tener acceso a las mediciones que proporcionen estos analizadores. El conjunto de estos focos se integra en la llamada Red de Control en Continuo de las Emisiones Industriales a la Atmósfera. Sistema de funcionamiento de la red de emisiones

22. Principales contaminantes atmosféricos emitidos por los vehículos

24. La cantidad de gases emitidos por los vehículos depende de diferentes factores como son: • ·El tipo de vehículo, ya que aspectos como la potencia o el tipo de gasolina que utilice determinarán el volumen y los tipos de contaminantes emitidos así como el ruido generado. • ·El tipo de vía por donde se circula, ya que afecta, por ejemplo, al consumo de combustible y a la velocidad de circulación. • ·Las características propias de la conducción, aceleraciones, frenazos… que afectan al consumo de combustible.

25. Alternativas técnicas para reducir las emisiones Gasolina sin plomo En un motor de explosión con gasolina, la mezcla de aire y de combustible es introducida por aspiración, presionada y encendida por una carga eléctrica de alto voltaje. Para evitar que esta mezcla explote en la etapa de compresión del cilindro, es necesario añadir una sustancia antidetonante. La más utilizada tradicionalmente ha sido el tetraetilplomo. El problema es que en la combustión se producen plomo y óxidos de plomo que son emitidos a la atmósfera a través del tubo de escape y tienen un efecto contaminante, con posibles repercusiones sobre la salud. El uso de la gasolina sin plomo evita la emisión de plomo y permite el uso de catalizadores, con lo que se reducen los niveles de contaminantes emitidos. Los biocarburantes Los biocarburantes se obtienen a partir de productos agrícolas y tienen un poder calorífico parecido al de los combustibles fósiles, lo que permite su utilización en los motores sin tener que realizar modificaciones importantes. Además, no contienen azufre ni incrementan la cantidad de CO2 emitido a la atmósfera. El problema principal con que se enfrentan actualmente los biocarburantes es su coste de producción y su competitividad frente a los combustibles fósiles.

26. El catalizador de tres vías La composición del aire es de un 78,095% de nitrógeno, un 20,939% de oxígeno, un 0,933% de gases nobles y un 0,031% de dióxido de carbono.Como la combustión se realiza a altas temperaturas, el nitrógeno y el oxígeno reaccionan y producen óxidos de nitrógeno, hidrocarburos (porque esta combustión no es completa), monóxido y dióxido de carbono y óxidos de azufre, si se utiliza un carburante que tenga azufre. Se obtiene, pues, una mezcla de gases contaminantes susceptibles de producir la niebla fotoquímica y de ser posibles generadores, en contacto con la humedad ambiental, de ácidos nitrogenados fuertemente corrosivos. Para evitarlo se utiliza el llamado catalizador de tres vías. El catalizador de tres vías es un receptáculo que se coloca en medio del tubo de escape y que contiene una especie de esponja cerámica recubierta de determinados metales nobles como el platino, el rodio o el paladio.

27. Estos metales transforman los gases altamente reactivos y contaminantes en gases presentes en la composición natural de la atmósfera. Así, los óxidos de nitrógeno, el monóxido de carbono y los hidrocarburos se convierten en nitrógeno, dióxido de carbono y agua. Para garantizar el buen funcionamiento del catalizador, la combustión dentro del motor debe hacerse sin exceso ni defecto de oxígeno. Se ha de tener presente que el uso inadecuado del catalizador puede provocar un aumento de las emisiones de los agentes contaminantes.

28. El motor Diesel En términos generales, el motor Diesel es menos contaminante que los motores de gasolina, produce  25 veces menos monóxido de carbono, 15 veces menos hidrocarburos sin quemar y dos veces menos óxidos de nitrógeno, aunque las emisiones de óxidos de azufre son superiores. Sin embargo, se debe remarcar que cuando la carga del motor Diesel va aproximándose al máximo, aumenta radicalmente la formación de hollín (que puede llegar a multiplicar por 20 la concentración del gráfico). Este fenómeno no sucede en los vehículos de gasolina, donde la concentración de partículas de los gases de escape se mantiene prácticamente constante. Para evitarlo, puede reciclarse parte de los gases de escape en la admisión de aire y colocar filtros en el escape para reducir la emisión de partículas.

29. Cuadro comparativo entre los componentes del escape del motor de gasolina y los motores Diesel

30. Decálogo ambiental del buen conductor

31. Categorías de los niveles de calidad del aire •  Los niveles de inmisión en una misma zona varían a lo largo del tiempo, dependiendo, por una parte, de las emisiones puntuales existentes y, por otra parte, de las condiciones meteorológicas. • Ejemplos: • Durante un mismo día, aunque las emisiones atmosféricas sean constantes, los niveles de inmisión pueden oscilar según la velocidad y la dirección del viento, la lluvia, la humedad y la temperatura. • ·Durante un mismo día pueden haber oscilaciones según el horario de las actividades industriales y del tráfico. • ·La presencia de inversiones térmicas o frentes atmosféricos causa también oscilaciones en los niveles de inmisión. • ·Durante el año, también hay oscilaciones como consecuencia de las diferentes condiciones atmosféricas y climáticas. • Por otra parte, los efectos que pueden tener los contaminantes atmosféricos dependen de la relación dosis/exposición. Un nivel de inmisión moderado pero constante durante un periodo largo de tiempo puede tener un efecto tan negativo como un nivel alto durante un periodo de tiempo corto. Cuanto más corto sea el tiempo de exposición, más alta será la concentración permitida.

32. Por esta razón, existen diversas categorías de niveles de calidad del aire. Así pues, la legislación especifica unos niveles de calidad en unos periodos de tiempo determinados (semihorarios, diarios y anuales). Valores de concentración de contaminantes establecidos en el aire: ·Valores guía. Valores a corto y largo plazo. Si son superados se deben tomar medidas de prevención que eviten que los niveles puedan aumentar. ·Valores límite. Valores a corto y largo plazo. En el caso de que sean superados, se deben tomar medidas de saneamiento. ·Valores de emergencia. Valores a corto y largo plazo. En caso de ser superados, se tomarán medidas inmediatamente. Los valores guía son más bajos que los valores límite y éstos a suvez más que los de emergencia. Tiempo medio de medición: Valores medios semihorarios y valores diarios.

33. Clases de medidas habituales: ·Media aritmética: suma de todos los valores medidos dividida entre el número total de valores medidos. ·Percentil x: es el valor del elemento o de orden K de una serie de n datos, ordenados según valores crecientes (X1<X2<X3<...<Xk...<Xn) donde K se debe calcular como K=(X.n)/100. Ejemplo para el contaminante NO2: ·Valor guía: 135 µg/m³ de percentil 98 de los valores semihorarios de un año. ·Valor límite: 200 µg/m³ de percentil 98 de los valores semihorarios de un año. ·Valor de emergencia: 957 µg/m³ en 1 h. - 565 µg/m³ en 24 h.

34. Los Futuros Controles para fuentes Móviles