Contaminacion_Atmosferica2

CONTAMINACION ATMOSFERICA

Control De Ambiente Minero

Control de Ambiente Minero JAJ Omar Gallardo

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1 Atmósfera


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1 Atmósfera

Capa gaseosa, 1000Km, composición variable. 50% de masa bajo 5Km de altura. N2, Ar, O2 CO2, vapor de agua.

Gases Principales de la Atmosfera

Nitrogeno 78,08 %

Oxigeno 20,9%

Argon 0,93 %

Dioxido de C arbono 0,03%


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1 AtmósferaClasificación por Composición Quimica

Homosfera: 80Kmsnm composición constante de 4 gases, densidad constante movimientos debidos a gradientes de presion Vapor de agua condiciona clima en la Tierra

Heterosfera Hasta los 1000Kmsnm Distribucion de gases basada en peso atómico Descomposición fotoquímica de O2, N2 y CO2. Atomos disociados van a capas mas altas y no disociados a capas bajas(100-200Km) Importantes gradientes de concentracion Moov de materia y corrientes de aire Variaciones de presión y temperatura no son significativas


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1 AtmósferaClasificación según la temperatura


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Troposfera: En contacto con superficie terrestre hata los 10Km de altura Acumulación de vapor de agua, CO2 e impurezas se acumulan en esta capa (hasta los 3 Km) Δ 6°C/Km Ascendente Fenómenos metereologicos se originan en esta zona(¾ del vapor de agua esta bajo los 4Km)

Estratosfera: Sobre los 10 Km Temperatura estable Total del Ozono contenido en esta capa Presencia importante de vientos, aumentando con la altura


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Mesosfera: Sobre los 80Km (preguntar) Zona de inversión térmica ????

Termosfera: Sobre los 100 Km Rayos X y radiación ultravioleta aumentan movimientos y temperatura Compuesta de gases ligeros como O, H y He procedentes de disociación de moléculas???? Gases moleculares o no? Gases escapan al espacio debido a a baja atracción de la tierra.


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1 AtmósferaClasificación según densidad de iones

Figura 1.4


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1 AtmósferaCirculación Atmosférica

o Se produce en la Homosfera, producto de variaciones en presión y temperatura.

o Δ temperatura producida por calentamiento variable de sup terrestre, generando gradientes de temperatura (causas: orografia, latitud y longitud)

o Δ presion es debida a diferencias de temperatura en distintos lugares, debido a diferente calentamiento o diferente capacidad calorífica (Brisa marina).

o Contacto de masas de aire es denominado frente (calido o frio)

o Movimiento de masas de aire es de polos a ecuador y viceversa debido a presión y temperatura, de Este a Oeste debido a rotación de la tierra (vientos alisios).


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2 Contaminación Atmosférica


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2 Contaminación AtmosféricaConceptos Básicos

Existencia de humos, gases, vapores, polvos y gérmenes en la atmósfera como residuo de la actividad humana

Cualquier sustancia en la atmósfera a una concentración superior a la natural

Evolucion Industrial Procesos Fisico-Procesos Fisico-

Quimico ComplejosQuimico Complejos

Residuos de Residuos de difícil difícil

eliminacióneliminación


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2 Contaminación AtmosféricaDistribución de Contaminantes

Dispersión: Diseminación de concentraciones de contaminantes

Emisión: Producción de sustancias sólidas, liquidas o Gaseosas que se dispersen en la atmósfera

Inmisión: Asimilación de contaminantes por personas, animales o plantas


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2 Contaminación AtmosféricaConcentración de Contaminantes

y

zx C

Ceh

Qc

2max

2

n

zCh

X

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max

DondeDonde

Q: Carga de contaminantes (kg/s)Q: Carga de contaminantes (kg/s)

υυ: Velocidad del viento (m/s): Velocidad del viento (m/s)

h: altura de chimenea (m)h: altura de chimenea (m)

CCyy,C,Czz : Coeficientes de difusión turbulenta ??? : Coeficientes de difusión turbulenta ???

Concentración máxima de contaminantes

Alcance para concentración Máxima


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3 Determinantes de Contaminación


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Los factores determinantes de la contaminación atmosférica pueden dividirse en dos grandes grupos:

Factores MeteorológicosFactores MeteorológicosFactores Geográficos


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Calmas Persistentes:

Formación de anticiclones inmóviles o muy lentos, En zonas templadas de otoño o invierno o veranos subtropicales. Evitan la dispersión de contaminantes CONCENTRACION CONTAMINANTE

Factores meteorológicos, temperatura

Cambios de temperatura:

Cambios de temperatura en superficie terrestre generan gradientes de t° en el ambiente generando vientos.

Acción humana reduce Δ t° poco viento CONCENTRACION CONTAMINANTE

30-40m, Capa inversión térmica genera manto de polucion chimeneas mas altas o humos mas calientes (C°/1.5m)

Condicionantes de polución


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Capa inversión térmica



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Cambios de Temperatura:

Factores meteorológicos, temperaturaCondicionantes de polución

Baja Temperatura

Condensación de Agua

Formación de SmogNiebla impide paso del calor del sol al suelo

Enfriamiento del suelo y del ambiente

Al enfriarse el gas, aumenta su densidad descendiendo hasta el Al enfriarse el gas, aumenta su densidad descendiendo hasta el suelo, aumentando la concentración de contaminantessuelo, aumentando la concentración de contaminantes


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Tabla 3.1


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Factores meteorológicos, Viento

Vol de aire calido Vol de aire frio

Generación de vientos

Superficie Terrestre


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Factores meteorológicos, temperaturaRelación Viento/Polución caso chimeneas

Tipos de penacho:

• Riciforme: Forma de rizo, flujo turbulento, Buena dispersión de contaminante

• Coniforme: Forma de cono, Flujo moderadamente turbulento, menor difusion de contaminantes, mas area de influencia.

• Liso: Flujo Laminar, Penacho se confina en zona de inversion termica, al salir fuera de esta zona precipita

• Ascendente: Turbulencia por sobre punto emisor, buena dispersión

• Descendente: Turbulencia bajo punto emisor


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Modelo GaussianoEste modelo trata la distribución del contaminante como si se generara en la línea central de la pluma.

El modelo relaciona la concentración promedio en estado estacionario con la intensidad de la fuente; velocidad del viento; altura efectiva y condiciones atmosféricas.


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Modelo Gaussiano

Suposiciones:La fuente emite un valor constanteLa velocidad del viento es constante (en tiempo y altura)El contaminante es conservador ( no se descompone, reacciona o sedimenta)El terreno es relativamente plano

Los Coeficientes de dispersión Gaussianos (σx y σz) representan las desviaciones estándares de las distribuciones horizontales y verticales respectivamente.Dependen de la distancia en la dirección del viento y de la estabilidad atmosférica. Se calculan en base a tablas y formulismos sencillos


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Factores meteorológicos, precipitaciones

Precipitaciones son favorables ya que depositan partículas en suspensión, sin embargo en ambientes muy contaminados es desfavorable ya que produce Lluvia acida.

Principalmente existen dos procesos de precipitación (SO2, NOx):

•Deposición seca de partículas y gases: Precipitación de Óxidos sobre superficie, acción a corto alcance

•Deposición húmeda de ácidos en forma de lluvia: Óxidos de azufre se oxidan y generan, junto con el vapor de agua, disoluciones acidas, las cuales caen en forma de lluvia o niebla, acción a largo alcance. Partículas sólidas se mantienen en suspensión (base para condensación)


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Factores meteorológicos, precipitaciones


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Factores geograficos

Condiciones orograficas dirigen difusión de contaminantes en atmósfera.

La base es el calentamiento diferencial.

•Brisas marinas

•Brisas de valle

•Brisas de montaña

La conveccion de aire debe llegar hasta capas altas de la troposfera, en caso contrario la contaminación recirculara


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4 Origen y Naturaleza de contaminantes


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Focos de emisión de contaminantes

•Hogares domésticos

•Emisiones industriales

•Emisiones gaseosas de automóviles

Según su estado físico pueden ser:

•Gases y Vapores

•Partículas en suspensión entre 0.05 y 20 μm

•Vesículas liquidas

Origen de Contaminantes


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Origen de contaminantes

•Contaminantes Primarios: Directamente generados por actividad humana o fenómenos naturales, sin transformaciones desde su emisión.(H2O, SO2, NOX, CO, CO2, NH3, HF, etc.)

•Contaminantes Secundarios: Son producto de reacciones quimicas entre contaminantes primarios, secundarios o componentes naturales. (O3, H2SO4)


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COMPUESTOS SULFURADOS

Oxidos de azufre

•El SO2 es emitido por la combustión de carbón y aceites minerales

•El SO2 presenta concentraciones de hasta 2000μg/m3, lo cual no es peligroso

•SO2 se oxida por proceso fotoquímicos y genera SO3, el cual puede diluirse en agua generando aerosoles de H2SO4 y lluvia acida

Sulfuro de hidrogeno

•En forma natural, su concentración es despreciable

•Se genera en forma natural a partir de descomposición de desecho orgánico

•Las fuentes artificiales son las refinerías de petróleos

•Puede reaccionar formando mercaptanos u otro sulfuros


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COMPUESTOS CARBONADOS

Dioxido de carbono

•Altas concentraciones en forma natural, causante de efecto invernadero, se genera por la combustión de compuestos orgánicos

Monoxido de carbono

•Es un subproducto de la combustión incompleta de compuestos orgánicos

•Altamente toxico.

Hidrocarburos

•No es componente natural del aire, es producto de combustión incompleta de gasolina

•Los mas comunes son las olefinas, causantes del smog oxidante y alquitranes con Los mas comunes son las olefinas, causantes del smog oxidante y alquitranes con benzopireno, altamente toxico.benzopireno, altamente toxico.

AldehidosAldehidos

•Se generan por oxidacion de hidrocarburosSe generan por oxidacion de hidrocarburos

•Generan irritaciones ocularesGeneran irritaciones oculares


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COMPUESTOS OXIGENADOS

Ozono

•Bajas concentraciones en superficie terrestre (40 a 60 μg/m3)

•En condiciones de fuerte insolacion y smog oxidante llega a 1200 μg/m3

•En la estratosfera cumple la funcion de proteger la tierra contra la radiacion ultravioleta

•CFC destruyen capa de ozono


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COMPUESTOS HALOGENDOS

Fluoruros

•Producido por industria metalúrgica

•Se utiliza como fertilizante

Cloroflurocarbonados

•Principal responsable de la perdida de ozono

•Proviene de aerosoles y sistemas de refrigeración


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OTROS COMPUESTOS

Plomo y derivados

•Producto de combustión de gasolina

•Altamente contaminante al combinarse con elementos orgánicos de la atmósfera.

Óxidos de hierro

•Producidos principalmente por siderurgia

Silicatos

•Producidos desde fabricas de cemento y canteras principalmente


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PARTICULAS SOLIDAS Y LIQUIDAS

Son de origen tanto industrial como domestico, producidas por cualquier tipo de Son de origen tanto industrial como domestico, producidas por cualquier tipo de combustión, principalmente esta compuesto de material inorgánico, aunque existen algunas combustión, principalmente esta compuesto de material inorgánico, aunque existen algunas excepciones.excepciones. Tamaño Particula

(μm)

> 0,1

> 10

< 10

Nucleos de Aitken, forman agregados (Coagulacion)

Genera materia en suspension mecanicamente estable durante largo

tiempo

Genera materia sedimentable debido a la atraccion gravitacional y el alto

peso de la particula

Caracteristicas

Las partículas sólidas actúan como núcleos de condensación de líquidos, generando gotas y aerosoles


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OLORESOLORES

•Son generados por industrias con procesos de fermentacion, que utilizan desechos Son generados por industrias con procesos de fermentacion, que utilizan desechos animales, papeleras y vertederos.animales, papeleras y vertederos.

Intensidad del olorIntensidad del olor

Donde:Donde:

II(0)(0): Intensidad del olor percibido: Intensidad del olor percibido

II(X)(X): Intensidad a distancia X: Intensidad a distancia X

F: Constante de Weber-FechnerF: Constante de Weber-Fechner

C: Concentracion de sustancia en el aireC: Concentracion de sustancia en el aire

CC00: Concentracion umbral de deteccion de sustancia: Concentracion umbral de deteccion de sustancia

k: Constante Experimentalk: Constante Experimental

XkX eII

CC

LogFI

0)(

00


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5 Fuentes y procesos contaminantes


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Fuentes Contaminantes

Dispositivo o instalación que vierte en forma continua o discontinua sustancias sólidas, liquidas o gaseosas, que generan modificación del ambiente natural


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Clasificación de fuentes contaminantes:

Según extensiónSegún extensión

•Puntuales: Emisiones LocalizadasPuntuales: Emisiones Localizadas

•Lineales: Sucesión de fuentes puntuales en forma de lineaLineales: Sucesión de fuentes puntuales en forma de linea

•Superficiales: Distribución regular de puntos, Áreas extensasSuperficiales: Distribución regular de puntos, Áreas extensas

Según LocalizaciónSegún Localización

•Estacionarias: Fuente estaticaEstacionarias: Fuente estatica

•Moviles: Fuente variable en el espacioMoviles: Fuente variable en el espacio

Según OrigenSegún Origen

•Naturales: generada mediante fenómeno meteorológico o geológicoNaturales: generada mediante fenómeno meteorológico o geológico

•Antropogénicas: Directamente provocada por el ser humanoAntropogénicas: Directamente provocada por el ser humano


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Clasificación de principales procesos contaminantes:

•De Combustión

•De industria siderurgica y metalúrgica

•De industria química

•De construcción

•De industria textil


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Procesos de Combustión

Centrales térmicas: Generación de energía mediante turbinas de vapor generado por combustión de petróleo, carbón o gas natural.

•Combustión de petróleo: Alta concentración de óxidos de azufre, N2 e hidrocarburos.

•Carbon: emisiones similares a las anteriores, con menos azufre y mas material particulado

•Gas Natural: principalmente óxidos de nitrogeno.

Trafico Rodado: Fuente de contaminacion mas importante. Genera CO, Oxidos de nitrogeno, hidrocarburos, plomo y azufre.

Plantas Incineradoras : Genera energia reutilizable en forma de electricidad.


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Procesos metalúrgicos y siderúrgicos

Gran cantidad de contaminantes en cada uno de los procesos unitarios de extraccion del metal

Procesos de industria quimica.

Genera principalmente contaminante gaseoso

Derivados del nitrogeno, del azufre y de halogenados.

Mercaptanos (Olorosos)

Compuestos con metales pesados como plomo o hierro


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Procesos de construccion.

Partículas sólidas finas pueden causar problemas respiratorios

Procesos de industria textil.

Generación de derivados del Cl2 SO2 y azufre, producto de blanqueadores y tintes.

Procesos petroquimicos.

Considera el refino, destilación, transformación y transporte de derivados del petróleo.

La mayoría de las emisiones corresponden a hidrocarburos ligeros inflamables


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6 Efecto de los contaminantes


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Seres humanos

Vegetación

Animales

Meteorologia

Materiales

Al Planeta y sus procesos


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Efectos en seres humanos

•SISTEMA RESPIRATORIO

•SISTEMA CIRCULATRIO

•SISTEMA OSEO

•SISTEMA MUSCULAR

Al respirar aire, también se respiran contaminantes. Estos contaminantes no Al respirar aire, también se respiran contaminantes. Estos contaminantes no afectan igual a todas las personas. Debido a las características especiales de afectan igual a todas las personas. Debido a las características especiales de cada persona, ambiente y concentración de contaminantes.cada persona, ambiente y concentración de contaminantes.


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6 Efecto de los contaminantesSistema respiratorioSistema respiratorio

•Gases solubles (NO2,SOx) Afectan al sistema respiratorio superior debido a retención de contaminantes en mucosas

•Gases insolubles afectar sistema respiratorio interno. CO a nivel alveolar se Gases insolubles afectar sistema respiratorio interno. CO a nivel alveolar se combina con la hemoglobina sustituyendo al oxigeno.combina con la hemoglobina sustituyendo al oxigeno.

•Material particulado >1Material particulado >1μμ queda atrapado en vias superiores. El resto llega a queda atrapado en vias superiores. El resto llega a zonas internas.zonas internas.


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6 Efecto de los contaminantesSistema respiratorio

Enfermedades producidas:

•Bronquitis Crónica: Dificultad para respirar, Tos seca, expectoraciones. Alvéolos no reciben suficiente O2 para un intercambio gaseoso optimo

•Insuficiencia Respiratoria: Dificultad que tiene el aire penetrar en el sistema. Producido por perdida de capacida alveolar y superficie de contacto Aire/Sangre

•Cancer de traquea, bronquios o pulmón: Contaminantes afectan mucosa dejando expuestos los tejidos a la acción de contaminantes, generando un comportamiento cancerigeno.


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6 Efecto de los contaminantesSistema Circulatorio

Se producen por la interacción Sangre/aire en los alvéolos, donde no se Se producen por la interacción Sangre/aire en los alvéolos, donde no se intercambia solo Ointercambia solo O22, sino que otras moléculas también, las cuales se , sino que otras moléculas también, las cuales se

ponen en contacto con los demás órganos del cuerpoponen en contacto con los demás órganos del cuerpo

•Corazón y Arterias: Mayor indice de enfermedades coronarias, dificultades en la circulacion de la sangre, problemas de trombosis.

•Sangre: La absorción de CO genera problemas de coagulación y aumento del ritmo cardiaco. El polvo afecta la vida de los glóbulos rojos


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6 Efecto de los contaminantesSistema Motriz

•EsqueletoEsqueleto: Niveles altos de polución (Plomo) generan problemas : Niveles altos de polución (Plomo) generan problemas de retraso del crecimiento en niños, debido a problemas de fijacion de retraso del crecimiento en niños, debido a problemas de fijacion del calcio a los huesos.del calcio a los huesos.

•Músculos: Puede producirse fatiga y cansancio, debido a la accion sobre el sistema muscular o sobre el sistema nervioso. (Falta de O2)


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6 Efecto de los contaminantesEfectos en la Vegetación

Vegetación actua como bioindicador de polucion debido a su sensibilidad, poder de captación y simplicidad de tejidos.

COMPUESTOS DE AZUFRE: Genera manchas en las hojas, interrupcion de fotosintesis y en casos extremos, inactivacion de las celulas causando la muerte.

COMPUESTOS HALOGENADOS: oscurece las hojas desde los bordes hacia adentro, generando la caída de esta. Niveles altos generan una total caída de las hojas de la planta llevándola a su muerte. Estos compuestos deben analizarse tambien en animales herbiboros.

HIDROCARBUROS: Pequeñas concentraciones (1/108) puede generar la caida de hojas y muerte de especies vegetales


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6 Efecto de los contaminantesEfectos en los animales

Pueden afectar en forma directa o indirecta.

Plantas y Animales concentran contaminantes para ser absorbidos por el organismo de carnívoros superiores.


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6 Efecto de los contaminantesEfectos en Meteorologia

•Reducción de visibilidad: particulas en suspension+emisiones gaseosas

•Generación de nieblas: Vapor de agua + cuerpos en suspensión (núcleo condensación).

•Aumento de temperatura en el planeta: Radiación solar queda atrapada dentro del planeta.


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6 Efecto de los contaminantesEfectos en Materiales

Mecanismos de deterioro:Mecanismos de deterioro:

•Abrasión: Abrasión: Solidos en suspension que golpean una estructuraSolidos en suspension que golpean una estructura

•Deposición SecaDeposición Seca: Deposicion de contaminantes alrrededor de una : Deposicion de contaminantes alrrededor de una chimenea o industria.chimenea o industria.

•Ataque Químico: Ataque Químico: Como el caso de la lluvia acidaComo el caso de la lluvia acida

•Corrosión: Corrosión: Proceso de oxidacion, el cual precipita metales.Proceso de oxidacion, el cual precipita metales.


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6 Efecto de los contaminantesEfectos en El Planeta

A nivel global la contaminación afecta todo el planeta, siendo los puntos mas importantes:

•Efecto Invernadero

•Elevacion del nivel del mar

•Impacto en Ecosistemas

•Agujero en capa de ozono

•Ciclos Solares


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6 Efecto de los contaminantesEfecto Invernadero

•Aumento en concentracion de CO2, originando mayor absorcion de radiacion y aumentando temperatura media de la tierra.

Elevacion del nivel del mar. ESTE TEMA NO LO DOMINO Y NO LO ENTENDI BIEN…LO DE EXPANSIONM TERMICA!!!??? Aumento de temperatura hace aumentar el volumen del agua?????

Ecosistemas

Variacion en la composicion del aire

Aumento de laTemperatura y cambios climaticos


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6 Efecto de los contaminantesCapa de Ozono

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