Propiedades y dinámica

de los aerosoles Carlos Vázquez Vázquez

Contenido

Propiedades y dinámica de los aerosoles.

Distribución de tamaño de partículas

Propiedades de la distribución de tamaño

Composición química

Articulo científico

Aerosol

Suspensión estable de partículas solidas

y/o liquidas en la atmosfera.

En la literarita muchas veces el termino

aerosol y partículas es usado como

sinónimo.

Distribución de tamaño de

partículas

Tamaño de partícula

El tamaño de las partículas de los aerosoles

puede ir de 0.001µm a 100 µm (1 metro-

centenas de km; gramos - toneladas).

Partículas generadas por combustión

(automóviles, plantas de electricidad): 1µm.

Polvo, polen, fragmentos de plantas: < 1µm.

Tamaño de partícula

El tamaño de las partículas es un parámetro

esencial que afecta la composición química, las

propiedades ópticas, la sedimentación y la

capacidad de ser inhaladas por el tracto

respiratorio de los humanos.

Para efectos prácticos las partículas que

conforman los aerosoles son consideradas

esféricas.

Representación de procesos y reacciones químicas

asociadas con la materia particulada

Representaciones de la

concentración de partículas

Representa que la mayoría de las partículas son

mayores a 0.1µm

Representaciones de la

concentración de partículas

Rango 10 nm

Rango 160 nm

Concentración =200 /(.32-.16) = 1250

El hecho de tener

rangos diferentes

representa un

problema.

Normalización

Representaciones de la

concentración de partículas

Representa que apenas la mitad de las partículas

son menores a 0.1 µm

Representaciones de la

concentración de partículas

Erróneamente representa que las que la distribución

consta de partículas menores a 0.1 µm

Escala

logarítmica

Número de distribución

Hasta el momento se han usado intervalos

arbitrarios (∆Dp) para representar el tamaño de las

partículas, lo cual puede ser confuso y hacer que

la comparación entra la distribución de tamañanos

de partículas sea complicada.

Para evitar estas complicaciones los intervalos

deben de hacerse más pequeños:

∆Dp 0; ∆Dp = dDp

Número de distribución

Entonces podemos describir la función de la distribución de

tamaño como:

nN (Dp) dDp = número de partículas por cm3 de aire que tienen

diámetros en el rango Dp hasta (Dp+dDp).

Entonces podemos calcular el número total de partículas por

cm3, Nt, con la siguiente expresión:

Distribuciones de área y volumen

Muchas propiedades de los aerosoles dependen de la

distribución de área superficial y del volumen de las

partículas.

Distribución de área superficial:

nS (Dp) dDp = área superficial de partículas por cm3 de aire que

tienen diámetros en el rango Dp hasta (Dp+dDp).

El área superficial total (St) de aerosol por cm3 se calcula:

Distribuciones de área y volumen

Distribución de volumen:

nV (Dp) dDp = volumen de partículas por cm3 de aire que tienen

diámetros en el rango Dp hasta (Dp+dDp).

El volumen total (Vt) de aerosol por cm3 se calcula:

Ejemplo de distribuciones

Se pueden aplicar análisis

estadísticos

Propiedades en función del

volumen

PARTICULAS FINAS

Modo de acumulación: las partículas son el resultado de

emisiones primarias, condensación de sulfatos, nitratos y

compuestos orgánicos en fase gaseosa y coagulación de

partículas pequeñas.

Condensación: resultado de emisiones primarias de

partículas y el crecimiento de partículas más pequeñas

mediante coagulación o condensación.

Formación de gotas: se lleva a cabo durante la formación

de nubes.

Propiedades en función del

volumen

PARTICULAS GRUESAS

Por lo general son producidas por medios mecánicos,

erosión del suelo, polen, etc.

Propiedades en función del

número de partículas

Modo de nucleación: en este modo se crea un cambio de

fase. Las partículas son partículas creadas in-situ.

Modo Atiken: partículas de emisiones primarias que se

condensan conforme son transportadas por la atmosfera.

Partículas finas y gruesas

Partículas finas (<2.5

µm)

Partículas gruesas

(>2.5 µm)

Formación Reacciones químicas

Nucleación

Condensación

Coagulación

Polvos

Procesos mecánicos

Composición Sulfatos, nitratos,

amonio, ion hidrogeno,

compuesto orgánicos,

metales

Carbón y ceniza.

Cristales de silicio,

aluminio y fierro.

Polen.

Solubilidad Altamente solubles No solubles

Fuentes Combustión. Conversión

gas – partícula.

Océano, construcción,

erosión.

Tiempo de vida Días a semanas Minutos a días

Distancia Cientos a miles de km Decenas de km

Deposición Húmeda Húmeda / Seca

Aerosoles urbanos

Son una mezcla de

partículas de emisiones

primarias de industrias,

transporte, generación de

electricidad y de material

formado por mecanismo de

conversión de gas –

partícula.

Es común encontrar

concentraciones mayores

cerca de avenidas primarias

(100 metros).

Composición química

Pueden encontrarse óxidos de azufre y de nitrógeno,

metales pesados, compuestos orgánicos.

Composición química

Distribución de tamaño de material metálico

particulado en aerosoles, Comarca

Lagunera

Comarca Lagunera; ciudades de Torreón y NuevoLaredo (>1,000,000 habitantes).

Transito vehicular , caminos sin pavimentar, minas decal y granito, plantas de ladrillo y la fundidora demateriales no ferrosos más grande de América Latina

El estudio se realizó 2008.

Se colocaron dos medidores de partículas a una alturamayor de 8 metros en edificios públicos de cada unade las ciudades.

3 días de monitoreo.

Partículas menores a 0.49 µm, 0.49-0.9 µm, 0.9-1.5µm,1.5-3.0µm, 3.0-7.2µm, 7.2-10µm.

Distribución de tamaño de material metálico

particulado en aerosoles, Comarca

Lagunera

Las concentraciones de metales pesados en elambiente representan un riesgo latente para loshabitantes de la región.

Referencias

Lazaridis M. (2011). First Principles of Meteorology and

Air Pollution. Spirnger Science + Business Media. Reino

Unido.

Pérez R. et al. (2012). Size distribution particulate matter

of metals in urban aerosols, comarca lagunera, México.

David Publishing. Estados Unidos.

Seinfeld J., Pandis S. (2006). Atmospheric chemistry and

pollution. John Wiley and sons, inc. Estados Unidos.

Vallero D. (2008). Fundamentals of air pollution. Elsevier-

Academic Press. Estados Unidos.