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Transporte y dispersin de contaminantes en el aire ambiental

Fecha de Publicación: 30/1/2015

www.bvsde.paho.org

Preguntas que se deben considerar

  • Cules son los factores naturales (meteorolgicos y topogrficos) que influyen en el transporte y dispersin de contaminantes en el aire ambiental?
  • Cmo influye el hombre en la dispersin de contaminantes?
  • Qu es un modelo de dispersin?


Trminos claves

  • Inversin trmica
  • Masa de alta presin
  • Masa de baja presin
  • Mezcla vertical
  • Modelo de dispersin
  • Movimiento horizontal
  • Movimiento vertical
  • Peso atmosfrico
  • Pluma
  • Presin atmosfrica
  • Topografa compleja


Principios del transporte y dispersin

La direccin predominante de los vientos en Centroamrica y norte de Sudamrica es de este a oeste y en Norteamrica y sur de Sudamrica es de oeste a este.

El transporte y dispersin de contaminantes del aire ambiental estn influenciados por complejos factores. Las variaciones globales y regionales del clima y las condiciones topogrficas locales afectan el transporte y dispersin de los contaminantes. Esta leccin trata sobre los factores bsicos que influyen el movimiento de los contaminantes en el aire ambiental.

En una escala mundial, las variaciones del clima influyen sobre el movimiento de los contaminantes. Por ejemplo, la direccin predominante de los vientos en Centroamrica y norte de Sudamrica es de este a oeste y en Norteamrica y sur de Sudamrica es de oeste a este. En un nivel ms local, los principales factores del transporte y dispersin son el viento y la estabilidad.

El viento es el movimiento horizontal de la atmsfera.


Mientras mayor sea la velocidad del viento, menor ser la concentracin de contaminantes.

La dispersin de contaminantes de una fuente depende de la cantidad de turbulencia en la atmsfera cercana. La turbulencia puede ser creada por el movimiento horizontal y vertical de la atmsfera. El movimiento horizontal es lo que comnmente se llama viento. La velocidad del viento puede afectar en gran medida la concentracin de contaminantes en un rea. Mientras mayor sea la velocidad del viento, menor ser la concentracin de contaminantes.

El viento diluye y dispersa rpidamente los contaminantes en el rea circundante.

El viento es causado por las diferencias en la presin atmosfrica. La presin es el peso de la atmsfera en un punto dado. La altura y temperatura de una columna de aire determinan el peso atmosfrico. Debido a que el aire fro pesa ms que el caliente, la masa de alta presin est constituida de aire fro y pesado. Por el contrario, una masa de baja presin de aire est formada por aire ms caliente y liviano. Las diferencias de presin hacen que el aire se mueva de las reas de alta presin a las de baja presin, lo que da lugar al viento.

El movimiento vertical de la atmsfera tambin afecta el transporte y dispersin de los contaminantes del aire.

El movimiento vertical de la atmsfera tambin afecta el transporte y dispersin de los contaminantes del aire.

Cuando los meteorlogos hablan sobre la estabilidad atmosfrica hacen referencia al movimiento vertical. Las condiciones atmosfricas inestables producen la mezcla vertical. Generalmente, durante el da el aire cerca de la superficie de la tierra es ms caliente y liviano que el aire en la atmsfera superior debido a la absorcin de la energa solar. El aire caliente y liviano de la superficie sube y se mezcla con el aire fro y pesado de la atmsfera superior que tiende a bajar. Este movimiento constante del aire crea condiciones inestables y dispersa el aire contaminado.

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Generalmente, cuando el aire ms caliente est por encima del aire fro se presentan condiciones atmosfricas estables, de ese modo se inhibe la mezcla vertical. Esta condicin se denomina inversin trmica. Cuando hay una ligera mezcla vertical o no hay mezcla, los contaminantes permanecen en la zona baja y tienden a aparecer en concentraciones mayores.

Otros factores meteorolgicos bsicos que afectan la concentracin de contaminantes en el aire ambiental son:

  • radiacin solar
  • precipitacin
  • humedad.
Las condiciones atmosfricas estables se presentan cuando el aire ms caliente est por encima del aire fresco, de ese modo se inhibe la mezcla vertical. Esta condicin se denomina inversin trmica.

La radiacin solar contribuye a la formacin de ozono y contaminantes secundarios en el aire. La humedad y la precipitacin tambin pueden favorecer la aparicin de contaminantes secundarios peligrosos, tales como las sustancias responsables de la lluvia cida. La precipitacin puede tener un efecto beneficioso porque lava las partculas contaminantes del aire y ayuda a minimizar las partculas provenientes de actividades como la construccin y algunos procesos industriales.

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La manera ms comn de dispersar los contaminantes del aire es a travs de una chimenea.

Debido a los factores que determinan el transporte y dispersin de los contaminantes, la contaminacin del aire producida en una regin puede tener efectos adversos sobre los lagos y bosques de otra regin. Las grandes ciudades rodeadas de una topografa compleja, como valles o cadenas montaosas, a menudo experimentan altas concentraciones de contaminantes del aire. Si bien poco puede hacerse para controlar las fuerzas naturales que crean estos problemas, existen tcnicas que ayudan a dispersar los contaminantes. La manera ms comn de dispersar los contaminantes del aire es a travs de una chimenea.

La chimenea a menudo se usa como un smbolo de la contaminacin del aire. Es una estructura que se ve comnmente en la mayora de industrias. Una chimenea dispersa los contaminantes antes de que lleguen a las poblaciones. Generalmente se disean teniendo en cuenta a la comunidad circundante. Mientras ms alta sea la chimenea, mayor ser la probabilidad de que los contaminantes se dispersen y diluyan antes de afectar a las poblaciones vecinas.

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A la emanacin visible de una chimenea se le denomina pluma. La altura de la pluma est determinada por la velocidad y empuje de los gases que salen por la chimenea. A menudo, se aade energa calrica a los gases para aumentar la altura de la pluma. Las fuerzas naturales hacen que la pluma tenga velocidad vertical, como sucede con el humo de las chimeneas residenciales.

La figura de la pgina siguiente muestra los efectos de la altura de la chimenea y de los alrededores inmediatos sobre la forma de la pluma. Mientras ms corta sea la chimenea, mayor ser la probabilidad de que la pluma est afectada por la "cavidad" formada por el edificio prximo a la chimenea. A medida que aumenta la altura de la chimenea, la pluma se aleja del edificio. La forma y la direccin de la pluma tambin dependen de las fuerzas verticales y horizontales de la atmsfera. Como se mencion anteriormente, la pluma est afectada por las condiciones atmosfricas. Las condiciones inestables en la atmsfera producirn una pluma ondulante, mientras que las estables harn que la pluma sea recta.

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Los contaminantes emitidos por las chimeneas pueden transportarse a largas distancias. En general, la concentracin de contaminantes disminuye a medida que se alejan del punto de descarga y son dispersados por el viento y otras fuerzas naturales.

Los contaminantes emitidos por las chimeneas pueden transportarse a largas distancias. En general, la concentracin de contaminantes disminuye a medida que se alejan del punto de descarga y son dispersados por el viento y otras fuerzas naturales. Las variaciones del clima influyen en la direccin y dispersin general de los contaminantes. Por ejemplo, en los Estados Unidos los contaminantes liberados en la regin del medio oeste afectan a la poblacin y el hbitat natural de la regin este. Los patrones del clima tambin causan problemas de contaminacin, como la lluvia cida, que son temas de preocupacin regional e internacional.

La dispersin y transporte de contaminantes pueden estar afectados por factores climticos y geogrficos. Un ejemplo es la inversin trmica. Como se mencion anteriormente, la inversin trmica es una condicin atmosfrica causada por una interrupcin del perfil normal de la temperatura de la atmsfera. La inversin trmica puede retener el ascenso y dispersin de los contaminantes de las capas ms bajas de la atmsfera y causar un problema localizado de contaminacin del aire. Los episodios que tuvieron lugar en Londres, Inglaterra, y Donora, Pennsylvania, fueron el resultado de inversiones trmicas.

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La proximidad de una gran rea metropolitana a una cadena de montaas tambin puede tener un efecto negativo sobre el transporte y dispersin de contaminantes. Los Angeles, Denver y Ciudad de Mxico estn ubicados en cuencas rodeadas por montaas. Estas ciudades experimentan alto niveles de contaminacin del aire influenciados por la topografa del rea circundante. Si bien las causas de sus problemas de contaminacin son complejas, estas situaciones demuestran cmo los factores naturales favorecen la mayor concentracin de contaminantes.

Si bien poco se puede hacer para minimizar los efectos de las fuerzas naturales sobre el transporte y dispersin de contaminantes, la mejor estrategia disponible es prevenir la produccin de contaminantes del aire en la fuente.


Modelos de dispersin

Los modelos de dispersin son un mtodo para calcular la concentracin de contaminantes a nivel del suelo y a diversas distancias de la fuente.

Los modelos de dispersin son un mtodo para calcular la concentracin de contaminantes a nivel del suelo y a diversas distancias de la fuente. En la elaboracin de modelos se usan representaciones matemticas de los factores que afectan la dispersin de contaminantes. Las computadoras, mediante modelos, facilitan la representacin de los complejos sistemas que determinan el transporte y dispersin de los contaminantes del aire.

Cuando se hace un modelo del transporte y dispersin de contaminantes del aire se recopila informacin especfica de un punto de emisin. Esta informacin incluye la ubicacin del punto de emisin (longitud y latitud), la cantidad y tipo de los contaminantes emitidos, condiciones del gas de la chimenea, altura de la chimenea y factores meteorolgicos tales como la velocidad del viento, perfil de la temperatura ambiental y presin atmosfrica. Los cientficos usan estos datos como insumo del modelo de computacin y para predecir cmo los contaminantes se dispersarn en la atmsfera. Los niveles de concentracin pueden calcularse para diversas distancias y direccin de la chimenea.

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Los modelos de dispersin son herramientas para ayudar a los cientficos a evaluar la dispersin de la contaminacin del aire.

Los modelos de dispersin tienen muchas aplicaciones en el control de la contaminacin del aire, pues son herramientas que ayudan a los cientficos a evaluar la dispersin de la contaminacin del aire. La exactitud de los modelos est limitada por los problemas inherentes al tratar de simplificar los factores complejos e interrelacionados que afectan el transporte y dispersin de los contaminantes del aire.

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