El polvo fugitivo es un término de calidad del aire ambiental para partículas muy pequeñas suspendidas en el aire , principalmente polvo mineral que proviene del suelo de la pedosfera de la Tierra . Un volumen significativo de polvo fugitivo que es visible desde la distancia se conoce como nube de polvo , y una gran nube de polvo impulsada por un frente de ráfagas se conoce como tormenta de polvo .
Las partículas de polvo fugitivas son principalmente minerales comunes al suelo, incluidos óxidos de silicio , óxidos de aluminio , carbonatos de calcio y óxidos de hierro . Aproximadamente la mitad de las partículas de polvo fugitivas tienen más de 10 micrones de diámetro y se asientan más rápidamente que las partículas más pequeñas. [1] No incluye partículas de otras fuentes artificiales comunes, como escapes de vehículos , pilas de quemados o chimeneas . El término se utiliza para indicar que el polvo "escapa" a la atmósfera en lugar de ser expulsado en una "corriente de flujo confinado" desde un "emisor conducido" (un tubo de escape o chimenea ). [2]
La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos estimó que el polvo fugitivo fue responsable del 92% de las emisiones de PM-10 en Estados Unidos en 1995. [3]
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El polvo fugitivo resulta de condiciones secas donde no hay suficiente contenido de humedad en el suelo para mantener la adherencia y mantener el suelo unido. Luego, las partículas en suspensión (PM) ingresan a la atmósfera a través de la acción del viento, el movimiento de vehículos u otras actividades. [4]
Las zonas con climas secos o desérticos , especialmente cuando se combinan con fuertes vientos, tienen problemas más graves de polvo fugitivo. Las superficies secas y perturbadas pueden liberar polvo fugitivo transportado por el viento durante muchos meses antes de que llueva lo suficiente para coagular el suelo, esto incluye el polvo Bulldust . El polvo fugitivo a gran escala impulsado por frentes de ráfagas crea una tormenta de polvo .
Las superficies susceptibles a las emisiones fugitivas de polvo son tanto naturales como artificiales. [4] Las fuentes específicas incluyen campos abiertos y estacionamientos , caminos pavimentados y sin pavimentar, campos agrícolas, sitios de construcción , montones de almacenamiento no cerrados y sistemas de transferencia de materiales. [5] . Las operaciones de minería a cielo abierto también son fuentes de polvo fugitivo como resultado de muchas operaciones mineras que incluyen caminos de acarreo , pilas de relaves , perforación, voladuras, remoción de escombros y la extracción de mineral en sí. [6]
En 1995, el 28 por ciento del polvo fugitivo en los EE.UU. procedía de carreteras sin pavimentar, el 23 por ciento de las obras de construcción , el 19 por ciento de la agricultura, el 15 por ciento de las carreteras pavimentadas, el 5 por ciento de la erosión eólica y el 1 por ciento de la minería, según la EPA. [3]
Además de las fuentes de polvo exteriores, también existen numerosas fuentes de polvo interiores, a menudo en industrias manufactureras y similares. Ejemplos de esto incluyen el proceso de trabajo de metales que incorpora diferentes formas de molienda , corte y pulido , diversas industrias alimentarias como la del azúcar, las especias y los cereales, e incluso la industria farmacéutica durante el envasado o la producción. Para reducir la posibilidad de que se produzcan diferentes peligros provocados por los polvos fugitivos en interiores, la prevención debe ser una máxima prioridad. [7]
Hay dos tipos generales de peligros asociados con los polvos en el aire: escenarios de polvo combustible y efectos sobre la salud.
La presencia de polvo en interiores crea la posibilidad de que se produzcan explosiones de polvo combustible . Para que esto ocurra se requieren varios factores. El "Pentágono de Explosión de Polvo" enumera el oxígeno, el calor, el combustible, la dispersión y el confinamiento como estos elementos clave. No se podría producir ninguna explosión de polvo si sólo faltara uno. Una cosa importante a tener en cuenta es que no todos los polvos fugitivos son inflamables, pero se deben probar para determinar si representan un peligro potencial. También hay materiales que pueden no ser inflamables en trozos más grandes, pero que se convierten en una amenaza cuando se reducen a partículas de polvo. [8]
Los incidentes de explosión de polvo ocurren principalmente en dos etapas separadas. La deflagración inicial suele tener lugar dentro de una maquinaria o en un recinto cerrado. Esto puede remover el polvo que se ha depositado o dañar el equipo circundante. La segunda explosión tiene entonces el potencial de ser mucho más destructiva ya que se dispersa más polvo y está listo para encenderse. [8]
Ejemplos de desastres por polvo combustible incluyen:
La inhalación de PM por parte de las personas la introduce en los pulmones, donde puede causar enfermedades respiratorias, daño pulmonar permanente y, en algunos individuos, la muerte prematura. [4] Las partículas con diámetros ≤10 micrómetros (PM10) pueden dañar la salud humana, siendo las partículas de ≤2,5 micrómetros (PM2,5) las peores. [12]
Como el polvo transportado por el viento puede migrar fácilmente, puede producirse irritación respiratoria en los trabajadores de la construcción y agrícolas cercanos a una fuente, así como en otras personas, incluida la vida silvestre. [13] Además de los efectos adversos para la salud, la naturaleza abrasiva de las partículas puede causar daños a la propiedad [14] y dificultar la visibilidad, lo que provoca colisiones vehiculares que causan lesiones y muerte. [15]
El polvo fugitivo también puede dañar la vida vegetal. En 1999, el Servicio de Parques Nacionales descubrió que los líquenes y otras plantas no vasculares en el Monumento Nacional Cabo Krusenstern en Alaska se vieron afectados debido al polvo generado al transportar mineral de la mina Red Dog a lo largo de una carretera de 31 km (19 millas) dentro del monumento. . Un estudio de seguimiento realizado en 2006 encontró niveles ligeramente elevados de concentraciones de plomo y cadmio en pájaros pequeños y topillos capturados a lo largo de la carretera. [13]
Una demanda presentada en 2011 por 150 residentes de Waimea , Hawaii, alega que sus hogares estaban sujetos, "casi a diario", a "polvo fugitivo cargado de pesticidas". Los residentes afirmaron que sus casas sufrieron daños físicos y se vieron obligados a vivir con las ventanas cerradas durante todo el año. Buscaban daños monetarios de DuPont Pioneer para compensar el valor reducido de sus casas y sugirieron que las demandas futuras abordarían problemas de salud. [dieciséis]
Una demanda de 2017 en Maryland afirma que el polvo fugitivo de una pila de polvo de carbón de 215 pies (66 m) de altura en una planta de procesamiento de carbón ha causado "daños extensos" a través de la erosión de las palas de las turbinas eólicas en un parque eólico cercano . [14]
Uno de los primeros métodos para medir el polvo fugitivo se desarrolló en la década de 1970 y utilizó muestreadores de polvo isocinéticos. Se necesitaron al menos seis muestreadores aguas abajo de una fuente de polvo. Los perfiles de exposición se desarrollaron más tarde y se utilizaron en las décadas de 1980 y 1990. Las mejoras posteriores utilizan monitores de polvo resueltos en el tiempo para aislar las liberaciones de polvo a corto plazo. Los nuevos métodos incluyen la teledetección óptica, que utiliza un transmisómetro láser de trayectoria abierta que se utiliza con monitores de polvo resueltos en el tiempo y otros monitores de viento. [12]
Se emplean varios métodos para minimizar el polvo fugitivo. En entornos agrícolas, el suelo desnudo puede cubrirse con residuos de cultivos o plantarse con cultivos de cobertura entre estaciones. Los caminos de tierra se pueden rociar con agua para contener el polvo, estabilizarlos con productos químicos que forman costras de superficie dura o pavimentarlos con agregados o una superficie dura. En áreas ventosas, las barreras contra el viento, incluidas cercas o vegetación, pueden reducir la velocidad del viento y atrapar partículas más grandes que ya están en el aire. El riego se puede utilizar para mantener el suelo húmedo entre lluvias naturales. [4]
El polvo fugitivo se puede controlar mediante la aplicación de diversos supresores químicos, incluidos sulfonatos de lignina , resinas de petróleo, látex , sales, plásticos y agentes humectantes. [6]
Las pilas de polvo de carbón han sido tratadas con agua u otros tensioactivos químicos para suprimir el polvo hasta que la humedad se evapore. Otros productos químicos pueden brindar protección por hasta seis meses. También se pueden utilizar vallas contraviento de tela de poliéster para frenar el movimiento del viento y minimizar el polvo fugitivo. [17]
Para fuentes interiores, los métodos de prevención eficaces consisten en inspecciones y aislamiento de transferencia de material. La implementación de un programa exhaustivo para inspeccionar los lugares donde se puede acumular polvo y los procedimientos para limpiar estas superficies puede limitar las grandes acumulaciones de polvo. Cerrar las cintas transportadoras y proporcionar medidas adecuadas de recolección de polvo reducirá las fugas y controlará la dispersión. [7]
El estado estadounidense de Arizona tiene un Programa de Polvo Agrícola con funcionarios de cumplimiento que inspeccionan las operaciones agrícolas e investigan las quejas sobre el polvo. Todas las granjas del estado deben tomar "precauciones razonables" para "minimizar" la emisión de polvo fugitivo. Se deben seguir procedimientos más estrictos en áreas que no cumplen con los estándares federales de calidad del aire. [18] [15]
La Agencia Federal de Protección Ambiental de EE. UU. tiene estándares específicos para el promedio diario de partículas provenientes de minas activas. Se han detectado partículas más finas hasta a 20 kilómetros (12 millas) de las operaciones mineras. [19]
El polvo emitido por los equipos de procesamiento que pueden no contener componentes típicos del suelo también se considera polvo fugitivo. En este contexto, el polvo fugitivo es el polvo que se ha "escapado" durante cualquier proceso mecánico y ha entrado en la atmósfera. Las emisiones fugitivas de polvo dentro de una estructura no sólo pueden causar problemas respiratorios sino que, cuando se generan durante el procesamiento de materiales combustibles, pueden provocar incendios y daños por explosión si se encienden. [20]
El polvo fugitivo adquiere una carga electrostática cuando se dispersa en el aire. Se puede rociar una niebla de agua con carga opuesta para controlar eficazmente el polvo en un entorno industrial. Si se carga así, se necesita menos agua para hacer que las partículas caigan del aire. Este método se ha probado con muchos materiales, incluidos harina de sílice , dióxido de azufre y cenizas volantes . [21]