Calidad del Aire y Química Verde Néstor Y. Rojas Grupo de Investigación Calidad del Aire Departamento de Ingeniería Química y Ambiental Universidad Nacional de Colombia
Contaminantes del aire y la Escala global: Interés: equilibrio de ecosistemas Calentamiento global por gases de efecto invernadero CO2 Metano CFCs Otros Destrucción de la capa de ozono CFCs HCFCs Otros Lluvia ácida Otros atmósfera Escala local/regional: Interés: Salud y bienestar de la población Regulados PM10 Ozono (O3) Óxidos de nitrógeno (NOx) Óxidos de azufre (SOx) Hidrocarburos (HC) o VOCs Monóxido de carbono (CO) No regulados (tóxicos) 188 tóxicos de la EPA, entre ellos: Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) Benceno, Tolueno, Xileno Dioxinas, furanos
Efectos de contaminación del aire Escala global: Desequilibrio en ecosistemas Calentamiento global por gases de efecto invernadero CO2 % change in health effects indicators 20 15 Metano CFCs Otros Destrucción de la capa de 10 5 ozono CFCs HCFCs Otros Lluvia ácida 0.0 Otros Asthma symptoms Hospital admissions Mortality 0 100 200 300 400 Change in PM10 daily concentrations [µg.m -3 ] Escala local/regional: Afectación a la salud y bienestar de la población Contaminantes regulados PM10 Ozono (O3) Óxidos de nitrógeno (NOx) Óxidos de azufre Mortality (SOx) SO Hidrocarburos 2 concentration (HC) o VOCs Crop Yield Loss due Monóxido to ozone: de carbono (CO) Tomatoes Beans SO 2 concentration [ppm] Contaminantes no regulados California 12% Hidrocarburos Maryland 1% aromáticos Maryland 16% policíclicos New York (PAHs) 26% Ontario 30% Benceno, Ontario Tolueno, 31 Xileno New York 33% Massachusetts 41% December Number of death per day
Contaminantes del aire y la Escala global: Interés: equilibrio de ecosistemas Calentamiento global por gases de efecto invernadero CO2 Metano CFCs Otros Destrucción de la capa de ozono CFCs HCFCs Otros Lluvia ácida Otros atmósfera Escala local/regional: Interés: Salud y bienestar de la población Regulados PM10 Ozono (O3) Óxidos de nitrógeno (NOx) Óxidos de azufre (SOx) Hidrocarburos (HC) o VOCs Monóxido de carbono (CO) No regulados (tóxicos) 188 tóxicos de la EPA, entre ellos: Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) Benceno, Tolueno, Xileno Dioxinas, furanos
Índice de Excedencias de la norma de PM10 en Bogotá
PM10 en Bogotá - 2008
Contribución de fuentes móviles Contribución de Emisiones por Categorías 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% CO NOx SO2 PM COV M TM-Alim TM-Art ET C B_MB T VP_CC
Contribución de fuentes fijas 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Contribución de Emisiones por Categorías CO NOx PM SO2 HL HG HC GPL D CG3 CG2 CG1 CC2 CC1 AU
Contribución de fuentes Suba Kennedy 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% % Contribution Mobile 60% Dust 9% Secondary pollutants 13% Ionic long range 18% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Mobile 35% Dust 21% Sulfate Rich 13% Smelter non ferrous 10% Industrial / Nitrate rich 21%
PM10
Contaminantes del aire y la Escala global: Interés: equilibrio de ecosistemas Calentamiento global por gases de efecto invernadero CO2 Metano CFCs Otros Destrucción de la capa de ozono CFCs HCFCs Otros Lluvia ácida Otros atmósfera Escala local/regional: Interés: Salud y bienestar de la población Regulados PM10 Ozono (O3) Óxidos de nitrógeno (NOx) Óxidos de azufre (SOx) Hidrocarburos (HC) o VOCs Monóxido de carbono (CO) No regulados (tóxicos) 188 tóxicos de la EPA, entre ellos: Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) Benceno, Tolueno, Xileno Dioxinas, furanos
SO2
Contaminantes del aire y la Escala global: Interés: equilibrio de ecosistemas Calentamiento global por gases de efecto invernadero CO2 Metano CFCs Otros Destrucción de la capa de ozono CFCs HCFCs Otros Lluvia ácida Otros atmósfera Escala local/regional: Interés: Salud y bienestar de la población Regulados PM10 Ozono (O3) Óxidos de nitrógeno (NOx) Óxidos de azufre (SOx) Hidrocarburos (HC) o VOCs Monóxido de carbono (CO) No regulados (tóxicos) 188 tóxicos, entre ellos: Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) Benceno, Tolueno, Xileno Dioxinas, furanos
Sustancias tóxicas en el aire Acetaldehyde Acetamide Acetonitrile Acetophenone 2-Acetylaminofluorene Acrolein Acrylamide Acrylic acid Acrylonitrile Allyl chloride 4-Aminobiphenyl Aniline o-anisidine Asbestos Benzene (including benzene from gasoline) Benzidine Benzotrichloride Benzyl chloride Biphenyl Bis(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP) Bis(chloromethyl)ether Bromoform 1,3-Butadiene
Sustancias tóxicas en el aire Dimethyl phthalate Dimethyl sulfate 4,6-Dinitro-o-cresol, and salts 2,4-Dinitrophenol 2,4-Dinitrotoluene 1,4-Dioxane (1,4- Diethyleneoxide) 1,2-Diphenylhydrazine Epichlorohydrin (l-chloro- 2,3-epoxypropane) 1,2-Epoxybutane Ethyl acrylate Ethyl benzene Ethyl carbamate (Urethane) Ethyl chloride (Chloroethane) Ethylene dibromide (Dibromoethane) Ethylene dichloride (1,2- Dichloroethane) Ethylene glycol Ethylene imine (Aziridine) Ethylene oxide Ethylene thiourea
Sustancias tóxicas en el aire Formaldehyde Heptachlor Hexachlorobenzene Hexachlorobutadiene Hexachlorocyclopentadiene Hexachloroethane Hexamethylene-1,6- diisocyanate Hexamethylphosphoramide Hexane Hydrazine Hydrochloric acid Hydrogen fluoride (Hydrofluoric acid) Hydrogen sulfide Hydroquinone Isophorone Lindane (all isomers) Maleic anhydride Methanol Methoxychlor Methyl bromide (Bromomethane) Selenium Compounds
Sustancias tóxicas en el aire Methyl chloride (Chloromethane) Methyl chloroform (1,1,1- Trichloroethane) Methyl ethyl ketone (2- Butanone) Methyl hydrazine Methyl iodide (Iodomethane) Methyl isobutyl ketone (Hexone) Methyl isocyanate Methyl methacrylate Methyl tert butyl ether 4,4-Methylene bis(2- chloroaniline) Methylene chloride (Dichloromethane) Methylene diphenyl diisocyanate (MDI) 4,4'-Methylenedianiline Naphthalene Nitrobenzene 4-Nitrobiphenyl 4-Nitrophenol 2-Nitropropane
Sustancias tóxicas en el aire N-Nitroso-N-methylurea N-Nitrosodimethylamine N-Nitrosomorpholine Parathion Pentachloronitrobenzene (Quintobenzene) Pentachlorophenol Phenol p-phenylenediamine Phosgene Phosphine Phosphorus Phthalic anhydride Polychlorinated biphenyls (Aroclors) 1,3-Propane sultone beta-propiolactone Propionaldehyde Propoxur (Baygon) Propylene dichloride (1,2- Dichloropropane) Propylene oxide 1,2-Propylenimine (2- Methyl aziridine) Quinoline Quinone
Sustancias tóxicas en el aire Styrene Styrene oxide 2,3,7,8- Tetrachlorodibenzo-pdioxin 1,1,2,2-Tetrachloroethane Tetrachloroethylene (Perchloroethylene) Titanium tetrachloride Toluene 2,4-Toluene diamine 2,4-Toluene diisocyanate o-toluidine Toxaphene (chlorinated camphene) 1,2,4-Trichlorobenzene 1,1,2-Trichloroethane Trichloroethylene 2,4,5-Trichlorophenol 2,4,6-Trichlorophenol Triethylamine Trifluralin 2,2,4-Trimethylpentane Vinyl acetate Vinyl bromide Vinyl chloride
Sustancias tóxicas en el aire Vinylidene chloride (1,1- Dichloroethylene) Xylenes (isomers and mixture) o-xylenes m-xylenes p-xylenes Antimony Compounds Arsenic Compounds (inorganic including arsine) Beryllium Compounds Cadmium Compounds Chromium Compounds Cobalt Compounds Coke Oven Emissions Cyanide Compounds Glycol ethers Lead Compounds Manganese Compounds Mercury Compounds Fine mineral fibers Nickel Compounds Polycylic Organic Matter Radionuclides (including radon)
Sustancias tóxicas en el aire Hay niveles preocupantes de estas sustancias tóxicas en aire ambiente? Y en el aire al interior de hogares y lugares de transporte, estudio o trabajo? Cuáles son las fuentes de dichas sustancias? Cómo evitar su generación y emisión?
Sustancias tóxicas en el aire Hay niveles preocupantes de estas sustancias tóxicas en aire ambiente? Y en el aire al interior de hogares y lugares de transporte, estudio o trabajo? Cuáles son las fuentes de dichas sustancias? Cómo evitar su generación y emisión?
Determinación de formaldehído y acetaldehído en el aire de Bogotá Procedimiento Muestreo por adsorción en DNPH Análisis por HPLC
Medición de concentraciones de COVs totales en diversos microambientes Procedimiento Medición directa con un detector de fotoionización ppbrae
Sustancias tóxicas en el aire Hay niveles preocupantes de estas sustancias tóxicas en aire ambiente? Y en el aire al interior de hogares y lugares de transporte, estudio o trabajo? Cuáles son las fuentes de dichas sustancias? Cómo evitar su generación y emisión?
Characterizing priority polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in particulate matter from diesel and palm oil-based biodiesel B15 combustion Msc. Harvey Andrés Milquez Sanabria Dr. Néstor Y. Rojas R. Qco. Hugo Sarmiento Vela 4/21/2012 104th A&WMA's Annual Conference. Orlando, FL 28
HAPs 1 2A 2B 3 4 4/21/2012 29
Research question Does the palm-oil biodiesel addition reduce the concentration and PAH toxicity of emitted particles? 4/21/2012 104th A&WMA's Annual Conference. Orlando, FL 30
Results: PM emissions PM mean concentration was the same at 95% confidence level Adding 15% vol. biodiesel did not affect PM emissions 4/21/2012 104th A&WMA's Annual Conference. Orlando, FL 31
Results: PAH concentration Statistically significant differences for 6 PAH: Acenaphthene (ACE), acenaphthylene (ACY) and anthracene (ANT) were higher for Diesel Benzo(k)fluoranthene (B(K)F), benzo(g,h,i)perylene (B(g,h,i)P) and pyrene (PYR) were higher for B15 Total PAH concentration was higher for B15 4/21/2012 104th A&WMA's Annual Conference. Orlando, FL 32
PAH Abbreviation m D s D m B15 s B15 Naphtalene NAP 6.41 7.47 4.14 1.93 Acenaphthylene ACY - D 2.14 2.55 0.52 0.29 Acenaphthene ACE - D 2.88 2.36 1.78 1.39 Flurene FLU 0.85 0.55 0.68 0.38 Phenanthrene PHE 1.38 1.12 1.11 0.79 Anthracene ANT D 3.11 2.33 1.36 1.05 Fluoranthene FLA 1.31 0.62 1.85 1.50 Pyrene PYR B15 9.82 9.01 34.8 21.90 Benzo(a)anthracene B(A)A 2.23 1.29 1.75 1.05 Crysene CRI 1.49 0.63 1.65 1.09 Benzo(b)fluoranthene B(B)F 2.43 1.76 2.71 2.04 Benzo(k)fluoranthene B(K)F B15 1.53 0.53 2.47 1.29 Benzo(a)pyrene B(A)P 2.13 1.03 1.75 1.05 Indeno(1,2,3 c,d)pyreno IND 4.09 2.54 5.18 3.11 Dibenzo(a,h)anthracene D(A)A 5.03 3.51 6.70 4.21 Benzo(g,h,i)perylene B(GHI)P B15 3.19 2.14 4.70 2.38 Total 50.01 73.16
Effect of biodiesel addition 4/21/2012 104th A&WMA's Annual Conference. Orlando, FL 34
Component TEF a TEC D x10 3, (ng m-3) TEC B15 x10 3 (ng m -3 ) ACE 0.001 0.003 0.002 ACY 0.001 0.002 0.001 ANT 0.01 0.031 0.014 B(A)A 0.1 0.223 0.175 B(A)P 1 2.130 1.750 B(B)F 0.1 0.243 0.271 B(K)F 0.1 0.153 0.247 B(GHI)P 0.01 0.032 0.047 CRI 0.01 0.015 0.016 D(AH)A 0.1 0.503 0.670 FLA 0.001 0.001 0.002 FLU 0.001 0.000 0.000 IND 0.1 0.409 0.518 NAP 0.001 0.006 0.004 PHE 0.001 0.001 0.001 PYR 0.001 0.010 0.035 Total TEC 3.76 3.75
Sustancias tóxicas en el aire Hay niveles preocupantes de estas sustancias tóxicas en aire ambiente? Y en el aire al interior de hogares y lugares de transporte, estudio o trabajo? Cuáles son las fuentes de dichas sustancias? Cómo evitar su generación y emisión?
Reducción de emisiones, vertimientos y residuos Prevención de la contaminación Ingeniería verde (green engineering) Ecología industrial Química verde
Estrategias de química verde Materias primas Inocuidad Menos residuos Selectividad Eficiencia Solventes Menos peligrosos Menos tóxicos Menos riesgos para el ambiente Vías de síntesis Química inherentemente segura
Calidad del Aire y Química Verde Néstor Y. Rojas nyrojasr@unal.edu.co http://www.ing.unal.edu.co/grupos/calidad_aire/