Introducción
Se denomina smog fotoquímico a la contaminación del aire y su espesor es muy oscuro, principalmente en áreas urbanas, por ozono originado por reacciones fotoquímicas, y otros compuestos. Como resultado se observa una atmósfera de un color plomo o negro. El ozono es un compuesto oxidante y tóxico que puede provocar en el ser humano problemas respiratorios.
La modelización de la calidad del aire se usa para predecir dicha calidad y colaborar en decisiones de política y planificación respecto a la gestión y desarrollo de infraestructuras e industrias. La calidad de aire como análisis de sistemas se presenta en la siguiente figura:
Marco teórico
CONTAMINACIÓN FOTOQUÍMICA
La contaminación fotoquímica se genera a partir de la existencia en la atmósfera de contaminantes químicamente muy reactivos, los cuales, en presencia de radiación solar, dan lugar a otros contaminantes, conocidos como contaminantes secundarios.
Considerando su impacto en salud, el contaminante secundario más importante es el ozono troposférico. Dadas las características de su formación en la atmósfera, las máximas concentraciones de ozono troposférico se aprecian a decenas de kilómetros de las fuentes emisoras principales.
Contaminantes secundarios:
Son aquellos originados en el aire por la interacción entre dos o más contaminantes primarios, o por sus reacciones con los componentes naturales de la atmósfera:
Ozono (O3), hidrocarburos (HC), sulfatos (SO4), nitratos (NO3), ácido sulfúrico (H2SO4), material particulado (pm10 – pm2.5),Nitratos de peroxiacilo (PAN), entre otros.
El mecanismo de formación de los oxidantes fotoquímicos es complejo, realizándose por etapas a través de una serie de reacciones químicas. El proceso completo puede ser simplificado en las tres etapas siguientes:
Formación de oxidantes a través del ciclo fotolítico del NO2
NO2 + Radiación ultravioleta —>NO + O
O + O2 –> O3
O3 + NO –> NO2 + O2
Formación de radicales libres activos. La presencia en el aire de hidrocarburos hace que el ciclo fotolítico se desequilibre al reaccionar éstos con el oxígeno atómico y el ozono generado, produciendo radicales libres muy reactivos.
O3 + 3HC –> 3HCO-
Formación de productos finales. Los radicales libres formados reaccionan con otros radicales, con los contaminantes primarios y con los constituyentes normales del aire, dando lugar a los contaminantes fotoquímicos según las reacciones:
HC-3 + HC –> Aldehídos, ketonas, etc.
HCO2 + NO2 –> Nitratos de peroxiacilo (PAN)
La mezcla resultante de todas estas sustancias da lugar a la denominada contaminación fotoquímica o «smog fotoquímico», Este tipo de contaminación se presenta cada vez con más frecuencia en las grandes ciudades de los países industrializados, siendo muy interesante el estudio de la variación durante el día de la concentración de los contaminantes que intervienen en el mecanismo de formación de los oxidantes fotoquímicos.
Contaminación atmosférica severa en China.
Sistema de Evaluación de Escenarios de Emisiones
Este sistema es una interfaz gráfica del modelo WRF/Chem que permite hacer simulaciones para la formación de aerosoloes secundarios, además de permitir la simulacionde de dispersión de emisiones de MP (MP10 y MP2,5), SO2 y NOx. Esto se logra incorporando una o más fuentes directamente en el sistema a fin de evaluar su impacto en las concentraciones ambientales de los contaminantes señalados-
Para el caso de la modelación de O3, es necesario tener en cuenta que éste se forma a partir de la reacción de compuestos orgánicos volátiles y NOx en presencia de luz solar.
Esto implica contar con un inventario de emisiones que de cuenta de las emisiones totales de NOx y COV's. Actualmente en el país no se ha desarrollado ningún inventario de emisiones orientado a la formación de ozono troposférico. Todo esto dificulta la modelación de O3, por lo que los resultados de las modelaciones pueden estar muy alejados de los datos medidos.
Sistema de Información Meteorológica para modelos de dispersión (Aermod y Calpuff): Este sistema permite obtener una base de datos meteorológicos del modelo WRF para alimentar a los modelos Aermod y Calpuff.
Factores meteorológicos:
Velocidad del viento
Dirección del viento
Presión atmosférica
Humedad
Radiación solar
Temperatura
Modelos fotoquímicos
La contaminacion fotoquimica del aire se forma como resultado de unas complejas reacciones entre la luz solar, la meteorologia y las emisiones basicasde oxido de nitrogeno y hidrocarburos reactivos. Los modelos fotoquimicos se usadan en areas urbanas cargadas con nieblas. Estos modelos deben tener en cuenta las reacciones quimicas incluyendo la caida y deposicion quimicas. Esta complejidad aumentada se destina al examen de las ecuaciones de difusion atmosferica, con facilidades para las reacciones, fuentes y sumideros. Los modelos de caja y los gaussianos, aunque sean capaces de calcular una amplia gama de geometrias de fuente y de condiciones contorno, tiene un uso restringido respecto a los contaminates fotoquimicos. Según bibbero y Young (1974).
Conclusión
La contaminación fotoquímica es quizás unos de los problemas más graves en la actualidad, su formación y su distribución es productos a los mecanismos de transporte atmosféricos y a la existencia de los compuestos orgánicos reactivos que han sufrido modificaciones.
La falta de especialistas preparados en la problemática, la presencia de los contaminantes fotoquímicos en zonas urbanas es evidente. Por lo que se requiere mayores esfuerzos en educación ambiental que sean aplicados en todos los niveles. Y realizar estudios de química atmosférica de la formación de contaminantes fotoquímicos con el fin de comprender la dinámica de su generación, de tal forma proponer estrategias de control de estos contaminantes fotoquímicos.
Autor:
William Abel Paricahua Ito
"UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ"
FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS
CARRERA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL