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Modelos fotoquímicos



  1. Introducción
  2. Marco
    teórico
  3. Modelos fotoquímicos
  4. Conclusión

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:

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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.

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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).

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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

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"UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES
VELASQUEZ"

FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS
PURAS

CARRERA ACADEMICO PROFECIONAL DE INGENIERIA
SANITARIA Y AMBIENTAL

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