Héctor Jorquera González - Introducción a la contaminación atmosférica

Introducción a

la Contaminación

Atmosférica

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INTRODUCCIÓN A LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

Héctor Jorquera González

Con la colaboración de

Luis Ignacio Rizzi Campanella

© Inscripción N° 251.562

Derechos reservados

Marzo 2015

ISBN edición impresa 978-956-14-1519-5

ISBN edición digital 978-956-14-2560-6

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CIP - Pontificia Universidad Católica de Chile

Jorquera, Héctor.

Introducción a la contaminación atmosférica / [Héctor Jorquera González].

1. Contaminación atmosférica.

I. t.

2015 363.7392+DDC23 RCAA2

FACULTAD DE INGENIERÍA

Introducción

a la Contaminación

Atmosférica

Héctor Jorquera González

Con la colaboración de

Luis Ignacio Rizzi Campanella

A Francisca, Manuela y Rocío, por su amor incondicional.

ÍNDICE

PRÓLOGO

1. LA CADENA CAUSAL: DE EMISOR A RECEPTOR

1.1 Los síntomas del problema: calidad del aire

1.2 Evolución de la calidad del aire en ciudades chilenas

1.3 Las causas del problema: las emisiones atmosféricas

1.4 Resumen

1.5 Referencias

1.6 Problemas propuestos

2. CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS Y SALUD DE LA POBLACIÓN

2.1 Introducción

2.2 Tipos de contaminantes atmosféricos

2.3 Estimación cuantitativa de efectos para la salud

2.4 Resumen de antecedentes de la literatura

2.5 Resumen

2.6 Referencias

2.7 Problemas propuestos

3. EL MATERIAL PARTICULADO

3.1 Distribución de tamaño del aerosol atmosférico

3.2 Composición química del material particulado respirable total (mp 10)

3.3 Fuentes primarias de material particulado

3.4 Material particulado secundario

3.5 Efectos del material particulado en ecosistemas y materiales

3.6 Procesamiento de aerosoles en la atmósfera

3.7 Relación emisión-concentración para el material particulado y gases

3.8 Modelos de receptor para material particulado

3.9 Resumen

3.10 Referencias

3.11 Problemas propuestos

4. FUNDAMENTOS DE LA METEOROLOGÍA

4.1 ¿Qué es la meteorología?

4.2 Estructura de la atmósfera

4.3 El balance de energía global y el cambio climático

4.4 Radiación solar que llega a la superficie

4.5 Circulación global del viento

4.6 Fuerzas que actúan en la atmósfera

4.7 Estabilidad atmosférica

4.8 Resumen

4.9 Referencias

4.10 Problemas propuestos

5. DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES EN LA ATMÓSFERA

5.1 Introducción

5.2 Estructura vertical de la tropósfera

5.3 Conservación de masa en condiciones turbulentas

5.4 La solución clásica para difusión y los modelos de dispersión gaussianos

5.5 Modelos más avanzados que los gaussianos

5.6 Resumen: ¿qué modelo de dispersión escojo?

5.7 Referencias

5.8 Problemas propuestos

6. EL ESMOG FOTOQUÍMICO

6.1 Introducción

6.2 Ciclo de vida de los contaminantes en la atmósfera

6.3 Mecanismo de la fotoquímica

6.4 Mecanismo generalizado de formación del ozono

6.5 Producción neta de ozono y estrategias de control

6.6 Resumen

6.7 Referencias

6.8 Problemas propuestos

7.TÉCNICAS DE CONTROL DE EMISIONES DE MATERIAL PARTICULADO

7.1 Introducción

7.2 Dinámica de una partícula en suspensión

7.3 Ciclones o separadores inerciales

7.4 Colectores húmedos o lavadores de gases ( scrubbers )

7.5 Precipitadores electrostáticos

7.6 Filtración de partículas

7.7 Resumen: selección de equipos de captura de partículas

7.8 Referencias

7.9 Problemas propuestos

8. TECNOLOGÍAS DE ABATIMIENTO DE EMISIONES DE COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLÁTILES

8.1 Incineradores térmicos y catalíticos

8.2 Adsorbedores de gases

8.3 Absorbedores de gases

8.4 Condensadores de vapores

8.5 Antorchas

8.6 Biofiltros

8.7 Tecnologías emergentes

8.8 Resumen: selección de una tecnología de abatimiento de COV

8.9 Referencias

8.10 Problemas propuestos.

9. TRANSPORTE Y CALIDAD DEL AIRE

9.1 Aspectos globales

9.2 Tendencia de las emisiones globales del transporte

9.3 Cuantificación de las emisiones del transporte terrestre

9.4 Control de emisiones de tubo de escape de vehículos

9.5 Otras medidas de control de emisiones

9.6 Referencias

9.7 Problemas propuestos

10. BENEFICIOS ECONÓMICOS POR MEJOR CALIDAD DEL AIRE

10.1 Evaluación social de proyectos y cálculo de beneficios por la mejor calidad del aire

10.2 Modelo de precios hedónicos para la valoración de beneficios por mejor calidad del aire

10.3 Modelo de la función de daño para la valoración de beneficios por mejor calidad del aire

10.4 Medición de beneficios a la salud

10.5 Cálculo de otros beneficios

10.6 Transferencia de resultados

10.7 Algunos casos de aplicación

10.8 Referencias

10.9 Problemas propuestos

11. CASO DE ESTUDIO: TEMUCO-PADRE LAS CASAS, IX REGIÓN

11.1 Clima, morfología y meteorología

11.2 Escenarios de emisiones atmosféricas

11.3 Estimación de efectos en salud

11.4 Relación entre emisión y concentración

11.5 Factibilidad técnica de cumplir con la normativa ambiental del mp 2,5

11.6 Evaluación económica de las medidas de abatimiento del mp 2,5

PRÓLOGO

Este libro ha surgido con la intención de resumir en un solo volumen una variedad de temas abordados en forma separada por distintas disciplinas, y a la necesidad de tener en español un texto de nivel universitario en esta temática. El enfoque se basa en una aproximación analítica –¡muy ingenieril!– al problema de la contaminación atmosférica, en la forma de una cadena causal que va desde el emisor al receptor, donde cada eslabón se estudia por separado y finalmente se hace la síntesis conectándolos. Esta formulación es, por lo demás, la metodología aceptada de evaluación del problema, desde su origen en las emisiones, hasta el impacto social de la contaminación atmosférica, valorizado de manera monetaria.

El texto está estructurado por los siguientes capítulos: 1) una introducción, donde se presenta un marco conceptual de análisis del problema en la forma de una cadena causal desde el emisor hacia el receptor; 2) una descripción de los efectos en la salud asociados a los principales contaminantes atmosféricos; 3) profundizando posteriormente con el material particulado, debido a que es el más dañino para la salud y porque su generación en la atmósfera es más compleja que los otros contaminantes. Luego el texto sigue con una presentación de la meteorología; (4), antecedente necesario para plantear la dispersión de las emisiones; (5) y la formación de ozono a baja altura (6); finaliza con medidas de control de emisiones (7, 8); la relación entre transporte y calidad del aire (9); y la evaluación económica de beneficios en la calidad del aire (10). En el último capítulo (11) se desarrolla un caso de estudio completo, que corresponde al análisis de la zona urbana de Temuco-Padre Las Casas, donde se aplica las metodologías presentadas a lo largo del texto, mostrando en detalle cómo se procede en cada caso.