El polvo fugitivo es un término de calidad del aire ambiental que se utiliza para designar 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 nube de polvo grande impulsada por un frente de ráfagas se conoce como tormenta de polvo .
Las partículas de polvo fugitivas son principalmente minerales comunes en el 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 un diámetro mayor a 10 micrómetros y se depositan más rápidamente que las partículas más pequeñas. [1] No incluye material particulado de otras fuentes artificiales comunes, como los escapes de vehículos , las pilas de quema o las chimeneas . El término se utiliza para indicar que el polvo "escapa" a la atmósfera en lugar de ser expulsado en una "corriente de flujo confinada" desde un "emisor entubado" (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 es el resultado de condiciones secas donde no hay suficiente contenido de humedad en el suelo para mantener la adherencia y mantener el suelo unido. La materia particulada (PM) luego ingresa a la atmósfera a través de la acción del viento, el movimiento vehicular u otras actividades. [4] Las áreas con climas secos o desérticos , especialmente cuando se combinan con vientos fuertes, tienen problemas más severos de polvo fugitivo. Las superficies secas y alteradas pueden liberar polvo fugitivo transportado por el viento durante muchos meses antes de que haya suficiente lluvia 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 de polvo fugitivo son tanto naturales como artificiales. [4] Las fuentes específicas incluyen campos abiertos y estacionamientos , caminos pavimentados y sin pavimentar, campos agrícolas, sitios de construcción , pilas de almacenamiento no cerradas y sistemas de transferencia de materiales. [5] Las operaciones de minería de superficie también son fuentes de polvo fugitivo como resultado de muchas operaciones mineras, incluidos los caminos de transporte , las pilas de relaves , la perforación, las voladuras, la eliminación de sobrecarga y la extracción mineral real. [6]
En 1995, el 28 por ciento del polvo fugitivo en los EE. UU. se originó en caminos sin pavimentar, el 23 por ciento en sitios de construcción , el 19 por ciento en la agricultura, el 15 por ciento en caminos pavimentados, el 5 por ciento en la erosión eólica y el 1 por ciento en la minería, según la EPA. [3]
Además de las fuentes de polvo en el exterior, también existen numerosas fuentes de polvo en el interior, a menudo en industrias manufactureras y similares. Algunos ejemplos de esto incluyen el proceso de trabajo de metales que incorpora diferentes formas de esmerilado , corte y pulido , varias 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 diferentes peligros provocados por el polvo fugitivo en el interior, la prevención debe ser una prioridad máxima. [7]
Existen dos tipos generales de peligros asociados con el polvo en suspensión: situaciones de polvo combustible y efectos sobre la salud.
La presencia de polvo en interiores crea el potencial de explosiones de polvo combustible . Para que esto ocurra se requieren varios factores. El "Pentágono de Explosiones de Polvo" enumera el oxígeno, el calor, el combustible, la dispersión y el confinamiento como estos elementos clave. No podría ocurrir una explosión de polvo si faltara solo uno. Una cosa importante a tener en cuenta es que no todos los polvos fugitivos son inflamables, pero deben analizarse para determinar si representan un peligro potencial. También hay materiales que pueden no ser inflamables en trozos grandes, pero 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 generalmente ocurre dentro de la maquinaria o en un área cerrada. Esto puede alterar el polvo que se ha asentado o dañar el equipo circundante. La segunda explosión tiene el potencial de ser mucho más destructiva ya que se dispersa más polvo y está listo para encenderse. [8]
Algunos ejemplos de desastres provocados por polvo combustible incluyen:
La inhalación de PM por parte de las personas las introduce en los pulmones, donde pueden causar enfermedades respiratorias, daño pulmonar permanente y, en algunas personas, muerte prematura. [4] Las PM con diámetros de ≤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 lleva a colisiones de vehículos que causan lesiones y muertes. [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 del Monumento Nacional de Cabo Krusenstern en Alaska se vieron afectados debido al polvo generado al transportar mineral desde la mina Red Dog a lo largo de una carretera de 31 km dentro del monumento. Un estudio de seguimiento realizado en 2006 encontró niveles ligeramente elevados de concentraciones de plomo y cadmio en pájaros pequeños y ratones de campo capturados a lo largo de la carretera. [13]
En 2011, 150 residentes de Waimea ( Hawái ) presentaron una demanda en la que se afirmaba que sus hogares estaban expuestos, "casi a diario", a "polvo fugitivo cargado de pesticidas". Los residentes afirmaban que sus hogares habían sufrido daños físicos y que se veían obligados a vivir con las ventanas cerradas todo el año. Buscaban una indemnización monetaria por parte de DuPont Pioneer para compensar la reducción del valor de sus viviendas y sugirieron que las futuras demandas abordarían cuestiones de salud. [16]
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 en las aspas 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 utilizaba muestreadores de polvo isocinéticos. Se necesitaban al menos seis muestreadores aguas abajo de una fuente de polvo. El perfil de exposición se desarrolló más tarde y se utilizó en las décadas de 1980 y 1990. Las mejoras posteriores utilizan monitores de polvo con resolución temporal para aislar las liberaciones de polvo a corto plazo. Los nuevos métodos incluyen la teledetección óptica, que utiliza un transmisómetro láser de trayectoria abierta utilizado con monitores de polvo con resolución temporal 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 sembrarse con cultivos de cobertura entre temporadas. Los caminos de tierra pueden rociarse con agua para contener el polvo, o estabilizarse con productos químicos que formen costras superficiales duras, o pavimentarse con agregados o una superficie dura. En áreas ventosas, las barreras contra el viento, incluidas las cercas o la vegetación, pueden reducir la velocidad del viento y atrapar partículas más grandes que ya están en el aire. Se puede utilizar el riego para mantener el suelo húmedo entre las lluvias naturales. [4]
El polvo fugitivo se puede controlar mediante la aplicación de varios supresores químicos, incluidos sulfonatos de lignina , resinas de petróleo, látex , sales, plásticos y agentes humectantes. [6]
Los montones de polvo de carbón se han tratado con agua u otros surfactantes químicos para suprimir el polvo hasta que se evapore la humedad. Otros productos químicos pueden brindar protección durante hasta seis meses. También se pueden utilizar cortavientos de tela de poliéster para frenar el movimiento del viento y minimizar el polvo fugitivo. [17]
En el caso de las fuentes internas, los métodos de prevención eficaces consisten en inspecciones y aislamiento de la transferencia de material. La implementación de un programa exhaustivo de inspección de los lugares donde se puede acumular polvo y de procedimientos para limpiar estas superficies puede limitar las grandes acumulaciones de polvo. El cierre de las cintas transportadoras y la aplicación de medidas adecuadas de recolección de polvo reducirán las fugas y controlarán la dispersión. [7]
El estado de Arizona , en Estados Unidos , cuenta con un Programa de Polvo Agrícola con funcionarios encargados de su cumplimiento que inspeccionan las operaciones agrícolas e investigan las denuncias relacionadas con 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 las zonas que no cumplen las normas federales de calidad del aire. [18] [15]
La Agencia Federal de Protección Ambiental de los Estados Unidos tiene estándares específicos para el promedio diario de partículas en suspensión que se originan en minas activas. Se han detectado partículas más finas a una distancia de hasta 20 kilómetros (12 millas) de las operaciones mineras. [19]
El polvo emitido por 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 de polvo fugitivo dentro de una estructura no solo 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 utilizar una pulverización de agua con carga opuesta para controlar eficazmente el polvo en un entorno industrial. Si está cargada de esta manera, se necesita menos agua para hacer que las partículas caigan del aire. Este método se ha probado con muchos materiales, entre ellos, polvo de sílice , dióxido de azufre y cenizas volantes . [21]