contaminaminacion atmosferica 1

7/21/2019 Contaminaminacion atmosferica 1

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Contaminacin del aire

Dr. Armando Minaya Lizrraga

2014


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Definiciones de la contaminacin del aire

Existen distintas definicionesde la contaminacin del aire, segn se hagareferencia a su origen, causa o efectos.

Existen dispositivos legales de Proteccin del Ambiente Atmosfrico: es la

presencia en el aire de materias o formas de energa que impliquenriesgo, dao o molestia grave para las personas y bienes de cualquier

naturaleza.

La Organizacin Mundial de la Salud establece que existe contaminacin

del aire cuando en su composicin aparecen una o varias sustancias

extraas, en tales cantidades y durante tales perodos de tiempo, que

pueden resultar nocivas para el hombre, los animales, las plantas o las

tierras, y as como perturbar el bienestar o el uso de los bienes.


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a)Fuentesnaturales

emisiones generadas por la dinmica terrestre

(erupciones volcnicas, incendios forestales, erosindel suelo, descargas elctricas) o por la actividad delos seres vivos (respiracin, fermentaciones,floracin).

ocasionadas por las actividades humanas, sobretodo por la utilizacin de combustibles fsiles(gasolina, gasleo, gas natural, carbn) en eltransporte, las calefacciones o la industria. Entre

las industrias ms contaminantes se encuentran lascentrales trmicas, papeleras, qumicas ysiderometalrgicas. Otras fuentes de contaminacinson la agricultura (uso elevado de fertilizantes), laganadera intensiva y la eliminacin de residuos

slidos.

b) Fuentesartificiales


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En funcin de sus caractersticas fsicas

Podemos distinguir dos tipos de contaminantes en funcin de sus

caractersticas fsicas: aerosoles (slido-lquido en suspensin) ygaseosos.


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Los aerosoles forman una mezcla heterognea departculas slidas y/o lquidas en suspensin en elaire atmosfrico de la troposfera. Algunas de estaspartculas tienen tamaos microscpicos, otrasalcanzan tamaos ms grandes y pueden verseformando un holln o humo.

Al respirar aire contaminado con aerosoles suelenproducirse problemas respiratorios e irritacionesde nariz, garganta y pulmones.

a) Aerosoles

La principal fuente de este tipo de contaminanteses la quema de combustibles fsiles, y los gasescontaminantes ms comunes son el dixido decarbono, el monxido de carbono, loshidrocarburos, los xidos de nitrgeno, los xidos

de azufre y el ozono.

b) Contami.gaseosos


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Dentro de los contaminantes gaseosos podemosdistinguir entre:

Son los que se expulsan directamente a la atmsferadesde las fuentes emisoras. Son muchos los gasescontaminantes primarios, pero los ms comunes son elmonxido de carbono (CO), los xidos de azufre ynitrgeno (SOX y NOx), el CO2 y los CFCs.

Son aquellos que se forman mediante procesos qumicosatmosfricos a partir de los anteriores y gracias a laradiacin solar. Algunos de estos contaminantessecundarios son el cido sulfrico (SO4H2), formado porla oxidacin del SO2, el dixido de nitrgeno (NO2),formado al oxidarse el contaminante primario NO y elozono (O3), que se forma a partir del oxgeno (O2).

En todos los pases existen unos lmites impuestos adeterminados contaminantes que pueden incidir sobre la

salud de la poblacin y su bienestar.

Contaminantesprimarios

Contaminantessecundarios


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CONTAMINANTES DE LA ATMOSFERA

Si observramos en detalle los gases que expulsan las fbricas

veramos toda una serie de molculas nocivas tanto para el medio

ambiente como para la salud humana.

Por desgracia, no hace falta ir hasta la industria para encontrar estas

molculas. Muchas de las actividades cotidianas que hacemos laspueden generar. Un ejemplo sera el transporte en vehculos.


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Clorofluorocarbonos (CFCs)

Tipo de contaminante:Primario

Fuentes antrpicas:

Sprays, industria del fro.

Caractersticas y efectos medioambientales y para la salud:

Desde los aos 1960, se ha demostrado que los CFCs, tambin llamados

"freones", tienen efectos potencialmente negativos: contribuyen de

manera muy importante a la destruccin de la capa de ozono en laestratosfera, as como a incrementar el efecto invernadero. El protocolo

de Montreal (1987) puso fin a la produccin de la gran mayora de estos

productos.


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Monxido de carbono (CO)

Tipo de contaminante:Primario.

Fuentes naturales:

Oxidacin del CH4atmosfrico.

Fuentes antrpicas:

Combustiones incompletas de gasolinas y gasleo, refineras de petrleo y

plantas de tratamiento de combustibles fsiles. Caractersticas y efectos medioambientales y para la salud:

Es peligroso para las personas y los animales, puesto que se fija en la

hemoglobina de la sangre, impidiendo el transporte de oxgeno en el organismo.

Adems, es inodoro, y a la hora de sentir un ligero dolor de cabeza ya es

demasiado tarde. Se diluye muy fcilmente en el aire ambiental, pero en un

medio cerrado, su concentracin lo hace muy txico, incluso mortal. Es

responsable de la muerte de muchas personas en minas de carbn, incendios y

lugares cerrados (garajes, habitaciones con braseros, etc.)


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Dixido de carbono (CO2)


Fuentes naturales:

Respiracin. Fuentes antrpicas:

Quema de combustibles fsiles.


La concentracin de CO2 en la atmsfera est aumentando de forma

constante siendo ste el responsable del incremento de la temperatura

de la Tierra por el efecto invernadero artificial.


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Monxido y dixido de nitrgeno (NO y NO2)

Tipo de contaminante:Primario. Fuentes naturales:

Erupciones volcnicas, tormentas y desnitrificacin bacteriana.

Fuentes antrpicas:

Combustiones realizadas a altas temperaturas de combustibles fsiles en

el transporte y la industria.


Es un gas incoloro y poco soluble en agua. Se oxida muy rpidamenteconvirtindose en dixido de nitrgeno, NO2, gas pardo-rojizo, txico y

muy oxidante, y posteriormente en cido ntrico, HNO3, produciendo as

lluvia cida.


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Dixido de azufre (SO2)

Tipo de contaminante: Primario.

Fuentes naturales:

Actividad volcnica.

Fuentes antrpicas:

Combustin de carburantes con un cierto contenido en azufre como carbn, fuel y gasleos,

principalmente en procesos industriales, centrales trmicas, trfico y calefacciones decarbn y fuel.


El SO2resultante de la combustin del azufre se oxida y forma cido sulfrico (H2SO4) un

componente de la llamada lluvia cida que es nocivo para las plantas, provocando manchasall donde las gotitas del cido han contactado con las hojas.

Este cido tambin ataca a los materiales de construccin que suelen estar formados por

minerales carbonatados, como la piedra caliza o el mrmol, formando sustancias solubles

en el agua y afectando a la integridad y la vida de los edificios o esculturas.


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Metano (CH4)


Fuentes naturales:

Actividad volcnica y descomposicin de materia orgnica en condiciones en que

hay escasez de oxgeno; esto es lo que ocurre en las cinagas, en los pantanos y en

los arrozales de los pases hmedos tropicales. Tambin se produce en los

procesos de la digestin y defecacin de los animales herbvoros.

Fuentes antrpicas:

Reacciones anaerobias de actividades agrcolas, ganaderas, del tratamiento de

residuos, y tratamiento y distribucin de combustibles fsiles.


El metano es un gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global

del planeta Tierra ya que aumenta la capacidad de retencin del calor por la

atmsfera. Reacciona con los radicales OH formando ozono.


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Ozono (O3)

Tipo de contaminante:Secundario.

Fuentes antrpicas:

Se sintetiza en la troposfera a partir de xidos de nitrgeno y los compuesto

orgnicos voltiles en reacciones fotoqumicas, por el trfico.


El ozono O3 es un constituyente natural de la atmsfera, pero cuando su

concentracin es superior a la normal se considera como un gas contaminante.

Las plantas pueden ser afectadas en su desarrollo por concentraciones pequeas

de ozono. El hombre tambin resulta afectado por el ozono a concentraciones

entre 0,05 y 0,1 mg kg-1, causndole irritacin de las fosas nasales y garganta, as

como sequedad de las mucosas de las vas respiratorias superiores.


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Metales pesados: plomo (Pb), cadmio (Cd),

mercurio (Hg).


Fuentes naturales:

Erupciones volcnicas, incendios forestales, procesos de erosin y oleaje.

Fuentes antrpicas:

El Pb en gases de escape en vehculos que emplean gasolinas con plomo como

antidetonante (hoy en da prohibidas). El Cd en industrias metalrgicas de

extraccin de metales. El Hg en minera de carbn y en actividades agrcolas.

Combustiones industriales y domsticas e incineracin de residuos.


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Metales pesados: plomo (Pb), cadmio (Cd),

mercurio (Hg).


Son elementos de alta densidad y extremadamente peligrosos ya que no se

degradan ni qumica ni biolgicamente, por lo que resultan muy txicos

incluso en pequeas cantidades. No pueden ser metabolizados ni

degradados por los seres vivos.

Suelen depositarse como partculas mediante deposicin seca, de manera

que se integran en el suelo y por medio del agua se acumulan en las cadenas

trficas.


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DISPERSION DE LOS CONTAMINANTES

La mayor parte de los contaminantes se difunden en la parte baja de la

troposfera, donde interactan entre s y con los dems compuestos

presentes, antes de su deposicin.

Otros ascienden a alturas considerables y son transportados hastalugares muy alejados del foco emisor.

Un tercer grupo, ms reducido, puede llegar a traspasar la tropopausa e

introducirse en la estratosfera.

Los contaminantes que se difunden en la parte baja de la troposfera

presentan un ciclo de emisin-deposicin que se puede resumir en tres

etapas


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En general, se considera que en las reas continentales se encuentran los focosemisores, mientras que los ocanos, por su extensin, son los principales depsitosde retorno. Este retorno sucede por deposicin hmeda (los contaminantesretornan a travs de la lluvia, la nieve la niebla o el roco) o, en menor medida, por

deposicin seca (debida a fenmenos gravitacionales y de adsorcin

Una vez emitidos los compuestos qumicos(contaminantes primarios), se mezclan en losprimeros kilmetros de la troposfera, donde se

desplazan libremente, se incorporacin a las masascirculantes de aire y se distribuyen de formahomognea, lo que favorece las transformacionesqumicas.

1. Mezcla decontaminantes.

En estos procesos participan los contaminantes que

pueden generar nuevos compuestos (contaminantessecundarios), cuyas propiedades son, por lo general,muy diferentes de las de sus precursores.

2. Procesos qumicosy fotoqumicos.

Los contaminantes, transformados o no, retornan a

la superficie terrestre, donde se incorporan a losocanos y al suelo.3. Deposicin.


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Los anticiclones son zonas de estabilidad quedificultan la dispersin de los contaminantes. Lasborrascas son zonas de inestabilidad que

favorecen la dispersin. Los vientos favorecen la dispersin. La precipitacin arrastra contaminantes al suelo

(efecto lavado). Insolacin. Aumenta la concentracin de

contaminantes secundarios

El ciclo de emisin-deposicin puede estar influido por diversascircunstancias como:

a) Las caractersticasde las emisiones

Tipo de contaminante. Los gases se dispersan conmayor facilidad que las partculas slidas.

La temperatura de la emisin. Si la temperaturade la emisin es mayor que la del medio sedispersa con ms facilidad.

Altura. A mayor altura de la fuente emisora mejordispersin.

b) Condicionesatmosfricas


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En las ciudades existe un microclima muy peculiarque genera movimientos locales del aire. Esto hallevado a definir las urbes como islas trmicas,debido a que las temperaturas son ms elevadasque en las zonas rurales circundantes. Este hechoprovoca la formacin de clulas convectivas queincorporan aire de las zonas circundantes al aireurbano, lo cual es preocupante, dada la existenciade cinturones industriales en el entorno de lasmedianas y grandes ciudades, ya que los gases

emitidos por estas industrias se incorporan a laatmosfera urbana.

c) Caractersticasgeogrficas ytopogrficas

Se producen brisas marinas y continentales, que,debido a las diferencias de temperatura entre elmar y la tierra firme, durante el da soplan de mara tierra y durante la noche en sentido contrario.

Zonas costeras

Tambin se forman vientos locales debidos algradiente de temperatura que se establece entrelas laderas, ms soleadas, y el fondo umbro. Engeneral, las cadenas montaosas son siempre unobstculo para el movimiento del aire.

Valles

Islas termicas


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El efecto ms conocido de las islas trmicas urbanas es la formacin de una capa deinversin, que, combinada con la propia emisin de contaminantes, incluidos los queemiten las industrias del entorno, constituye un serio problema, ya que el airecontaminado que asciende, al no poder difundirse, desciende y se reincorpora a lacirculacin del aire urbano.

La formacin de estas capas de inversin es alarmante en situaciones anticiclnicas ode calma, debido a que las partculas suspendidas en altura absorben la radiacinsolar. Esa capa superior se calienta fuertemente, de manera que la inversin puedemantenerse durante varios das, y provoca la presencia sobre la ciudad de la cpula o

boina de contaminantes, tambin llamada smog fotoqumico. Esta situacin semantiene hasta que el viento o la lluvia destruyen la capa de inversin trmica


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Disminuye la contaminacin al frenar la

velocidad del viento y facilita la deposicinde partculas al quedar retenidas por lashojas.Actan de sumideros de CO2.

d) Presencia devegetacin

c) Caractersticasgeogrficas ytopogrficas


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Efectos de la contaminacin

Los diversos procesos que originan contaminacin atmosfrica

pueden afectar a distintas escalas, dependiendo del grado de

dispersin y permanencia de los contaminantes en la atmsfera.

Podemos distinguir tres niveles: contaminacin local, regional y

global.

Como efectos ms importantes en cada caso estudiaremos:

El smog, como efecto a nivel local. La lluvia cida, como efecto a nivel regional.

El efecto invernaderoo la destruccin de la capa de ozono,

como efecto a nivel global.


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A nivel local : Smog

En grandes ciudades industriales y bajo determinadas circunstancias climticas,

se produce un fenmeno de contaminacin local, el smog, que consiste en unaniebla sucia originada por la concentracin de determinados contaminantes.

Hay dos tipos de smog:

Smog sulfuroso o hmedo

Fue muy tpico en algunas ciudades con mucha industria, como Londres, en las

que, hasta hace unos aos, se quemaban grandes cantidades de carbn con

mucho azufre, en calefacciones e industrias. En estas ciudades se formaba una

mezcla de dixido de azufre, gotitas de cido sulfrico formadas a partir del

anterior y una gran variedad de partculas slidas en suspensin, que originaba

una espesa niebla cargada de contaminantes, con efectos muy nocivos sobre elaparato respiratorio, que agravaban los procesos asmticos y, sobre los edificios

y materiales.

Todava es un grave problema en algunas ciudades de pases en vas de

industrializacin como China o de Europa del Este.


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Smog fotoqumico

Se produce por la mezcla de contaminantes primarios, como xidos de nitrgeno y

compuestos orgnicos voltiles, con otros contaminantes secundarios, que

reaccionan estimulados por la radiacin solar, formando ozono y nitrato de

peroxiacilo. En condiciones climticas anticiclonicas, al haber poca dispersin de

estos contaminantes, se propicia la formacin de esta niebla.

Este fenmeno es ms acusado en verano, y sobre todo cuando se producen

inversiones trmicas, que retienen estos gases en las capas ms bajas, aumentando

su concentracin.

La principal fuente de emisin de estos contaminantes es la combustin de

combustibles fsiles en automviles, siendo un fenmeno comn en ciudades con

alta densidad de trfico y climas clidos como Santiago de Chile o Ciudad de Mxico.

El smog puede causar grandes daos en plantas y representa una grave riesgo para la

salud de las personas, ya que es irritante para los ojos y las mucosas del aparato

respiratorio, causando alergias.


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A nivel regional : lluvia cida

En condiciones normales, el agua de la lluvia presenta una cierta acidez,

ya que al formarse y caer se mezcla con algunas sustancias que hacen

que su pH sea inferior a 7, valor considerado como neutro.

Cuando la lluvia cae sobre lugares donde se producen grandescantidades de contaminantes, como en ciudades industrializadas, y con

trfico denso dnde se emiten gases como xidos de nitrgeno y dixido

de azufre, stos se combinan en la atmsfera con el vapor de agua,

produciendo cido sulfrico y cidos ntrico y clorhdrico, arrastra aestas partculas contaminantes cayendo sobre la superficie terrestre con

una acidez que puede bajar a valores en torno a 3, bastante cido.


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La lluvia cida es un fenmeno especialmente grave en pases como

Alemania, y en general, en pases del norte de Europa, ya que se trata deuna contaminacin regional, puesto que se deposita cerca del foco de

emisin debido al clima lluvioso, que evita que se dispersen los

contaminantes.

Afecta a la vegetacin, no slo en las hojas sino tambin acidificando elsuelo, e impidiendo el crecimiento de ciertas especies.

Adems es especialmente grave en los lagos, al acidificar su pH afecta a

todos los seres vivos que los habitan, bastante sensibles a este tipo de

cambios.

En las ciudades causa el llamado mal de la piedra, produciendo

corrosin en monumentos histricos, pues el cido reacciona con la

caliza, convirtindola en yeso.


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A nivel global: efecto invernadero y cambioclimtico

Actualmente estamos sufriendo un aumento global de la temperatura del planeta,adems los cientficos advierten de una serie de efectos sobre el clima a medio

plazo que se relacionan directamente con el aumento del efecto invernadero

causado sobre todo, por el incremento de las concentraciones en la atmsfera de

dixido de carbono y algunos otros gases contaminantes.

Aunque algunos cientficos son escpticos respecto al cambio climtico, ya que

afirman que el clima a largo plazo sufre fluctuaciones, la mayora admite que las

emisiones de contaminantes al aire en las ltimas dcadas ha incrementado el

efecto invernadero causando estos desequilibrios en el clima.


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A nivel global: efecto invernadero y cambio

climtico (cont.) Las consecuencias son muy graves, ya que afectarn a todo el

planeta, siendo notables ya algunas de ellas:

Deshielo de los glaciares

Aumento global de las temperaturas

Inundaciones y desertificaciones

Extincin de numerosas especies Graves consecuencias en los cultivos y en los caladeros pesqueros


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A nivel global: efecto invernadero y cambioclimtico (cont.)

Esta grfica muestra las variaciones de temperatura que ha experimentado nuestro planeta a lo largo de

su historia, observa las fluctuaciones que se han dado alrededor de la temperatura media de 15C, comopuedes ver, ha habido tres grandes glaciaciones, pero tambin se ha alternado con periodos clidos. stees uno de los argumentos de los escpticos ante el cambio climtico, que afirman que en grandesperiodos histricos el clima ha sufrido fluctuaciones peridicas.


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Al estudiar la atmsfera, hemos visto que en la estratosfera se encuentra la ozonosfera.Esta capa est formada en su mayora por Ozono, una molcula resultante de lacombinacin de molculas de oxigeno molecular gaseoso al incidir sobre ellas la radiacinsolar en determinadas circunstancias de presin y temperatura.

Esta capa absorbe la mayor parte de las radiaciones UV de alta energa que llegan a laTierra, actuando como un escudo protector. Sin embargo, este escudo es muy frgil, yaque al ser el oxgeno una molcula muy reactiva, la formacin y destruccin del ozono porprocesos naturales se produce en un equilibrio dinmico de modo que su concentracin semantenga constante.

De forma estacional, en primavera en las regiones polares se producen importantesreducciones en esta capa, aunque luego se regenera en parte durante el verano.

Esta reduccin se debe al incremento en la atmsfera de cloro y bromo, presentes en ungrupo de compuestos, los clorofluorocarbonados (CFC) , utilizados como refrigerantes. Lainteraccin de estas sustancias destruye las molculas de ozono, permitiendo el paso de

radiaciones UV de alta energa, y muy peligrosas para los seres vivos, ya que inducenmutaciones, pudiendo causar cncer de piel.

Desde 1976 se han aportado evidencias de la disminucin de la capa de Ozono. En 1987 sefirm el Protocolo de Montreal, en el que 43 pases se comprometieron a limitar y reducirsus emisiones de CFC, aunque el efecto de esta reduccin sobre el Ozono no es todava

significativo.

L h l i


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Lucha contra los contaminantes

Acciones preventivas.

Encaminadas a evitar la aparicin del problema, como son: La planificacin de usos del suelo, que mediante los planes de ordenacin del

territorio contemplen los lugares idneos para establecer industrias.

Las evaluaciones de impacto ambiental, que son estudios previos de las

alteraciones que sobre el medio ambiente en general y sobre la atmsferaprovocan determinadas acciones.

El empleo de tecnologas de baja o nula emisin de residuos.

Programas de I+D relativos a la bsqueda y aplicacin de fuentes de energa

alternativas menos contaminantes. Mejora de la calidad y el tipo de combustibles o carburantes, que no generen

contaminantes (el empleo de gasolinas sin plomo) o que emitan menos (como el

gas natural).


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Lucha contra los contaminantes (cont.)

Acciones preventivas.

Medidas sociales de educacin ambiental, para lograr del ciudadano un uso

racional y eficiente de la energa (ahorro, empleo de transporte pblico...). Medidas legislativas con el establecimiento de normativas sobre calidad de aire

por parte de las administraciones locales, regionales, nacionales e

internacionales. La UE ha fijado una Directiva Marco de calidad del aire que

establece las bases para lograr mejoras en la calidad del aire y en ella han de

basarse las normativas de control de calidad de los pases miembros.


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Acciones correctoras.

Como la depuracin del aire contaminado y las estrategias de dispersin. Se

recurre a ellas para evitar la descarga masiva de contaminantes a la atmsfera.

Entre ellas podemos mencionar:

La concentracin y retencin de partculas con equipos adecuados como los

separadores de gravedad, basados en la accin de la gravedad; los filtros de

tejido, en los que la corriente de aire con las partculas pasa a travs de un tejido

filtrante, etc.

Los sistemas de depuracin de gases que emplean mecanismos de absorcin

basados en la circulacin de lquidos capaces de disolver el contaminante

gaseoso, mtodos de adsorcin que emplean slidos que retienen selectivamente

los contaminantes, etc.


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Acciones correctoras.

La expulsin de los contaminantes por medio de chimeneas adecuadas, de

forma que se diluyan lo suficiente, evitando concentraciones a nivel del

suelo. En este caso se reduce la contaminacin local, pero se puedenprovocar problemas en lugares alejados de las fuentes de emisin.

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