bandera 7

 

55. Control de la contaminación ambiental

Editores de capítulos: Jerry Spiegel y Lucien Y. Maystre


 

Índice del contenido

Tablas y Figuras

Control y Prevención de la Contaminación Ambiental
Jerry Spiegel y Lucien Y. Maystre

Gestión de la contaminación del aire
Dietrich Schwela y Berenice Goelzer

Contaminación del aire: modelado de la dispersión de contaminantes del aire
Marion Wichmann-Fiebig

Monitoreo de Calidad del Aire
Hans-Ulrich Pfeffer y Peter Bruckmann

Control de polución de aire
Juan Elías

Control de la contaminación del agua.
Herbert C. Preul

Proyecto de recuperación de aguas residuales de la región de Dan: un estudio de caso
Alejandro Donagui

Principios de la Gestión de Residuos
Lucien Y. Maystre

Manejo y Reciclaje de Residuos Sólidos
Niels Jorn Hahn y Poul S. Lauridsen

Estudio de caso: Prevención y control de la contaminación multimedia canadiense en los Grandes Lagos
Thomas Tseng, Victor Shantora e Ian R. Smith

Tecnologías de producción más limpia
David Bennet

Mesas

Haga clic en un enlace a continuación para ver la tabla en el contexto del artículo.

1. Contaminantes atmosféricos comunes y sus fuentes
2. Parámetros de planificación de la medición
3. Procedimientos de medición manual para gases inorgánicos
4. Procedimientos de medición automatizados para gases inorgánicos
5. Procedimientos de medición de partículas en suspensión
6. Procedimientos de medición de larga distancia
7. Procedimientos cromatográficos de medición de la calidad del aire.
8. Monitoreo sistemático de la calidad del aire en Alemania
9. Pasos en la selección de controles de contaminación
10. Normas de calidad del aire para el dióxido de azufre
11. Normas de calidad del aire para el benceno
12. Ejemplos de la mejor tecnología de control disponible
13. Gases industriales: métodos de limpieza
14. Ejemplos de tasas de emisión para procesos industriales
15.  Operaciones y procesos de tratamiento de aguas residuales
16. Lista de parámetros investigados
17. Parámetros investigados en los pozos de recuperación
18. Fuentes de desperdicio
19. Criterios para la selección de sustancias
20. Reducciones en las emisiones de dioxinas y furanos en Canadá

Figuras

Apunte a una miniatura para ver el título de la figura, haga clic para ver la figura en el contexto del artículo.

EPC020F1EPC30F1AEPC30F1BEPC30F1CEPC050F2EPC050F1EPC060F1EPC060F2EPC060F3EPC060F4EPC060F6EPC060F7EPC060F8EPC060F9EPC60F10EPC60F11EPC60F12EPC60F13EPC60F14EPC065F1EPC065F2

EPC070F1EPC070F2EPC100F1EPC100F2EPC100F3EPC100F4EPC100F5EPC100F6


Haga clic para volver a la parte superior de la página

Miércoles, marzo de 09 2011 15: 25

Control y Prevención de la Contaminación Ambiental

A lo largo del siglo XX, el creciente reconocimiento de los impactos ambientales y de salud pública asociados con las actividades antropogénicas (discutido en el capítulo Peligros ambientales para la salud) ha impulsado el desarrollo y la aplicación de métodos y tecnologías para reducir los efectos de la contaminación. En este contexto, los gobiernos han adoptado medidas normativas y de otro tipo (discutidas en el capítulo Política Ambiental) para minimizar los efectos negativos y asegurar que se alcancen los estándares de calidad ambiental.

El objetivo de este capítulo es brindar una orientación sobre los métodos que se aplican para controlar y prevenir la contaminación ambiental. Se introducirán los principios básicos seguidos para eliminar los impactos negativos sobre la calidad del agua, aire o suelo; se considerará el cambio de énfasis del control a la prevención; y se examinarán las limitaciones de construir soluciones para medios ambientales individuales. No es suficiente, por ejemplo, proteger el aire eliminando los metales traza de un gas de combustión solo para transferir estos contaminantes a la tierra a través de prácticas inadecuadas de manejo de desechos sólidos. Se requieren soluciones multimedia integradas.

El enfoque de control de la contaminación

Las consecuencias ambientales de la rápida industrialización han resultado en innumerables incidentes de sitios de recursos terrestres, aéreos y hídricos que se contaminan con materiales tóxicos y otros contaminantes, lo que amenaza a los seres humanos y los ecosistemas con graves riesgos para la salud. El uso más extensivo e intensivo de materiales y energía ha creado presiones acumulativas sobre la calidad de los ecosistemas locales, regionales y globales.

Antes de que hubiera un esfuerzo concertado para restringir el impacto de la contaminación, la gestión ambiental se extendía poco más allá de la tolerancia del laissez-faire, moderada por la eliminación de desechos para evitar molestias locales perturbadoras concebidas en una perspectiva a corto plazo. Se reconoció la necesidad de reparación, por excepción, en los casos en que se determinó que el daño era inaceptable. A medida que se intensificó el ritmo de la actividad industrial y creció la comprensión de los efectos acumulativos, control de polución paradigma se convirtió en el enfoque dominante para la gestión ambiental.

Dos conceptos específicos sirvieron como base para el enfoque de control:

  • la capacidad de asimilación concepto, que afirma la existencia de un nivel específico de emisiones en el medio ambiente que no conduce a efectos inaceptables para el medio ambiente o la salud humana
  • la principio de control concepto, que supone que el daño ambiental puede evitarse controlando la manera, el tiempo y la velocidad a la que los contaminantes ingresan al medio ambiente

 

Bajo el enfoque de control de la contaminación, los intentos de proteger el medio ambiente se han basado especialmente en aislar los contaminantes del medio ambiente y usar filtros y depuradores al final de la tubería. Estas soluciones han tendido a centrarse en objetivos de calidad ambiental o límites de emisión específicos de los medios, y se han dirigido principalmente a descargas de fuentes puntuales en medios ambientales específicos (aire, agua, suelo).

Aplicación de tecnologías de control de la contaminación

La aplicación de métodos de control de la contaminación ha demostrado una eficacia considerable en el control de los problemas de contaminación, en particular los de carácter local. La aplicación de tecnologías apropiadas se basa en un análisis sistemático de la fuente y naturaleza de la emisión o descarga en cuestión, de su interacción con el ecosistema y el problema de contaminación ambiental a abordar, y el desarrollo de tecnologías apropiadas para mitigar y monitorear los impactos de la contaminación. .

En su artículo sobre el control de la contaminación del aire, Dietrich Schwela y Berenice Goelzer explican la importancia y las implicaciones de adoptar un enfoque integral para evaluar y controlar las fuentes puntuales y difusas de la contaminación del aire. También destacan los desafíos, y oportunidades, que se están abordando en países que están experimentando una rápida industrialización sin haber tenido un fuerte componente de control de la contaminación que acompañe el desarrollo anterior.

Marion Wichman-Fiebig explica los métodos que se aplican para modelar la dispersión de contaminantes del aire para determinar y caracterizar la naturaleza de los problemas de contaminación. Esto forma la base para comprender los controles que se van a poner en práctica y para evaluar su eficacia. A medida que se ha profundizado la comprensión de los impactos potenciales, la apreciación de los efectos se ha ampliado de la escala local a la regional ya la mundial.

Hans-Ulrich Pfeffer y Peter Bruckmann brindan una introducción al equipo y los métodos que se utilizan para monitorear la calidad del aire para que se puedan evaluar los posibles problemas de contaminación y la efectividad de las intervenciones de control y prevención.

John Elias brinda una descripción general de los tipos de controles de contaminación del aire que se pueden aplicar y los problemas que deben abordarse al seleccionar las opciones adecuadas de gestión del control de la contaminación.

Herbert Preul aborda el desafío del control de la contaminación del agua en un artículo que explica la base por la cual las aguas naturales de la tierra pueden contaminarse a partir de fuentes puntuales, difusas e intermitentes; la base para regular la contaminación del agua; y los diferentes criterios que se pueden aplicar para determinar los programas de control. Preul explica la forma en que se reciben las descargas en los cuerpos de agua, y pueden ser analizadas y evaluadas para evaluar y gestionar los riesgos. Finalmente, se proporciona una descripción general de las técnicas que se aplican para el tratamiento de aguas residuales a gran escala y el control de la contaminación del agua.

Un estudio de caso proporciona un ejemplo vívido de cómo se pueden reutilizar las aguas residuales, un tema de considerable importancia en la búsqueda de formas en que los recursos ambientales se pueden usar de manera efectiva, especialmente en circunstancias de escasez. Alexander Donagi ofrece un resumen del enfoque que se ha seguido para el tratamiento y la recarga de aguas subterráneas de aguas residuales municipales para una población de 1.5 millones en Israel.

Gestión Integral de Residuos

Desde la perspectiva del control de la contaminación, los desechos se consideran un subproducto indeseable del proceso de producción que debe contenerse para garantizar que los recursos del suelo, el agua y el aire no se contaminen más allá de los niveles considerados aceptables. Lucien Maystre proporciona una visión general de los problemas que deben abordarse en la gestión de residuos, proporcionando un vínculo conceptual con las funciones cada vez más importantes del reciclaje y la prevención de la contaminación.

En respuesta a la amplia evidencia de la grave contaminación asociada con el manejo irrestricto de desechos, los gobiernos han establecido estándares para prácticas aceptables de recolección, manejo y eliminación para garantizar la protección ambiental. Se ha prestado especial atención a los criterios de eliminación ambientalmente segura a través de rellenos sanitarios, incineración y tratamiento de residuos peligrosos.

Para evitar la carga ambiental potencial y los costos asociados con la eliminación de desechos y promover una administración más completa de los recursos escasos, la minimización y el reciclaje de desechos han recibido una atención creciente. Niels Hahn y Poul Lauridsen brindan un resumen de los problemas que se abordan al buscar el reciclaje como una estrategia preferida de gestión de desechos, y consideran las implicaciones potenciales de exposición de los trabajadores de esto.

Cambiando el Énfasis a la Prevención de la Contaminación

La reducción al final del proceso corre el riesgo de transferir la contaminación de un medio a otro, donde puede causar problemas ambientales igualmente graves o incluso terminar como una fuente indirecta de contaminación para el mismo medio. Si bien no es tan costosa como la remediación, la reducción al final del ciclo puede contribuir significativamente a los costos de los procesos de producción sin aportar ningún valor. Por lo general, también se asocia con regímenes regulatorios que agregan otros conjuntos de costos asociados con la aplicación del cumplimiento.

Si bien el enfoque de control de la contaminación ha logrado un éxito considerable en la producción de mejoras a corto plazo para los problemas de contaminación locales, ha sido menos eficaz para abordar los problemas acumulativos que se reconocen cada vez más a nivel regional (p. ej., la lluvia ácida) o global (p. ej., el agotamiento del ozono). .

El objetivo de un programa de control de la contaminación ambiental orientado a la salud es promover una mejor calidad de vida mediante la reducción de la contaminación al nivel más bajo posible. Los programas y políticas de control de la contaminación ambiental, cuyas implicaciones y prioridades varían de un país a otro, cubren todos los aspectos de la contaminación (aire, agua, tierra, etc.) e involucran la coordinación entre áreas como el desarrollo industrial, la planificación urbana, el desarrollo de los recursos hídricos y el transporte. políticas

Thomas Tseng, Victor Shantora e Ian Smith brindan un ejemplo de estudio de caso del impacto multimedia que la contaminación ha tenido en un ecosistema vulnerable sujeto a muchas tensiones: los Grandes Lagos de América del Norte. En particular, se examina la eficacia limitada del modelo de control de la contaminación en el tratamiento de las toxinas persistentes que se disipan en el medio ambiente. Al centrarse en el enfoque que se sigue en un país y las implicaciones que esto tiene para la acción internacional, se ilustran las implicaciones para las acciones que abordan tanto la prevención como el control.

A medida que las tecnologías de control de la contaminación ambiental se han vuelto más sofisticadas y más caras, ha habido un interés creciente en formas de incorporar la prevención en el diseño de procesos industriales, con el objetivo de eliminar los efectos ambientales nocivos y promover la competitividad de las industrias. Entre los beneficios de los enfoques de prevención de la contaminación, las tecnologías limpias y la reducción del uso de tóxicos se encuentra el potencial para eliminar la exposición de los trabajadores a los riesgos para la salud.

David Bennett brinda una descripción general de por qué la prevención de la contaminación está emergiendo como una estrategia preferida y cómo se relaciona con otros métodos de gestión ambiental. Este enfoque es central para implementar el cambio hacia el desarrollo sostenible que ha sido ampliamente respaldado desde el lanzamiento de la Comisión de Comercio y Desarrollo de las Naciones Unidas en 1987 y reiterado en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (CNUMAD) en Río en 1992.

El enfoque de prevención de la contaminación se centra directamente en el uso de procesos, prácticas, materiales y energía que evitan o minimizan la creación de contaminantes y desechos en la fuente, y no en medidas de reducción "añadidas". Si bien el compromiso corporativo juega un papel fundamental en la decisión de buscar la prevención de la contaminación (ver Bringer y Zoesel en política ambiental), Bennett llama la atención sobre los beneficios sociales en la reducción de riesgos para el ecosistema y la salud humana, y la salud de los trabajadores en particular. Identifica principios que se pueden aplicar de manera útil al evaluar las oportunidades para seguir este enfoque.

 

Atrás

Miércoles, marzo de 09 2011 15: 30

Gestión de la contaminación del aire

La gestión de la contaminación del aire apunta a la eliminación, o reducción a niveles aceptables, de los contaminantes gaseosos transportados por el aire, las partículas en suspensión y los agentes físicos y, hasta cierto punto, biológicos cuya presencia en la atmósfera puede causar efectos adversos en la salud humana (por ejemplo, irritación, aumento de la incidencia o prevalencia de enfermedades respiratorias, morbilidad, cáncer, exceso de mortalidad) o bienestar (por ejemplo, efectos sensoriales, reducción de la visibilidad), efectos nocivos sobre la vida animal o vegetal, daño a materiales de valor económico para la sociedad y daño al medio ambiente (por ejemplo, modificaciones climáticas). Los graves peligros asociados con los contaminantes radiactivos, así como los procedimientos especiales necesarios para su control y eliminación, también merecen una cuidadosa atención.

La importancia de una gestión eficiente de la contaminación del aire exterior e interior no se puede dejar de enfatizar. A menos que exista un control adecuado, la multiplicación de las fuentes de contaminación en el mundo moderno puede provocar daños irreparables al medio ambiente ya la humanidad.

El objetivo de este artículo es dar una visión general de los posibles enfoques para la gestión de la contaminación del aire ambiental procedente de vehículos de motor y fuentes industriales. Sin embargo, se debe enfatizar desde el principio que la contaminación del aire interior (en particular, en los países en desarrollo) podría desempeñar un papel aún más importante que la contaminación del aire exterior debido a la observación de que las concentraciones de contaminantes del aire interior a menudo son sustancialmente más altas que las concentraciones exteriores.

Más allá de las consideraciones de las emisiones de fuentes fijas o móviles, la gestión de la contaminación del aire implica la consideración de factores adicionales (como la topografía y la meteorología, y la participación de la comunidad y el gobierno, entre muchos otros), todos los cuales deben integrarse en un programa integral. Por ejemplo, las condiciones meteorológicas pueden afectar en gran medida las concentraciones a nivel del suelo resultantes de la misma emisión de contaminantes. Las fuentes de contaminación del aire pueden estar dispersas en una comunidad o región y sus efectos pueden ser sentidos por más de una administración, o su control puede involucrar. Además, la contaminación del aire no respeta fronteras y las emisiones de una región pueden inducir efectos en otra región por el transporte de larga distancia.

La gestión de la contaminación del aire, por lo tanto, requiere un enfoque multidisciplinario, así como un esfuerzo conjunto de entidades privadas y gubernamentales.

Fuentes de contaminación del aire

Las fuentes de contaminación del aire por el hombre (o fuentes de emisión) son básicamente de dos tipos:

  • estacionario, que se pueden subdividir en fuentes de área, como la producción agrícola, la minería y la explotación de canteras, fuentes industriales, puntuales y de área, como la fabricación de productos químicos, productos minerales no metálicos, industrias metálicas básicas, generación de energía y fuentes comunitarias (p. ej., calefacción de viviendas y edificios, incineradores de residuos municipales y lodos de depuradora, chimeneas, cocinas, servicios de lavandería y plantas de limpieza)
  • móvil, que comprende cualquier forma de vehículos con motor de combustión (p. ej., automóviles livianos a gasolina, vehículos livianos y pesados ​​​​a diesel, motocicletas, aviones, incluidas las fuentes de línea con emisiones de gases y material particulado del tráfico de vehículos).

 

Además, también existen fuentes naturales de contaminación (por ejemplo, áreas erosionadas, volcanes, ciertas plantas que liberan grandes cantidades de polen, fuentes de bacterias, esporas y virus). Las fuentes naturales no se tratan en este artículo.

Tipos de contaminantes del aire

Los contaminantes del aire generalmente se clasifican en partículas suspendidas (polvos, humos, nieblas, humos), contaminantes gaseosos (gases y vapores) y olores. A continuación se presentan algunos ejemplos de contaminantes habituales:

Partículas en suspensión (SPM, PM-10) incluye escape de diésel, cenizas volantes de carbón, polvos minerales (p. ej., carbón, asbesto, piedra caliza, cemento), polvos y humos metálicos (p. ej., zinc, cobre, hierro, plomo) y nieblas ácidas (p. ej., , ácido sulfúrico), fluoruros, pigmentos de pintura, neblinas de pesticidas, negro de carbón y humo de aceite. Las partículas contaminantes en suspensión, además de sus efectos de provocar enfermedades respiratorias, cáncer, corrosión, destrucción de la vida vegetal, etc., también pueden constituir una molestia (p. ej., acumulación de suciedad), interferir con la luz solar (p. ej., formación de smog y neblina debido a dispersión de la luz) y actúan como superficies catalíticas para la reacción de los productos químicos adsorbidos.

Contaminantes gaseosos incluyen compuestos de azufre (p. ej., dióxido de azufre (SO2) y trióxido de azufre (SO3)), monóxido de carbono, compuestos de nitrógeno (p. ej., óxido nítrico (NO), dióxido de nitrógeno (NO2), amoníaco), compuestos orgánicos (p. ej., hidrocarburos (HC), compuestos orgánicos volátiles (VOC), hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), aldehídos), compuestos de halógeno y derivados de halógeno (p. ej., HF y HCl), sulfuro de hidrógeno, disulfuro de carbono y mercaptanos (olores).

Los contaminantes secundarios pueden formarse por reacciones térmicas, químicas o fotoquímicas. Por ejemplo, por acción térmica, el dióxido de azufre puede oxidarse a trióxido de azufre que, disuelto en agua, da lugar a la formación de neblina de ácido sulfúrico (catalizada por óxidos de manganeso y hierro). Las reacciones fotoquímicas entre los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos reactivos pueden producir ozono (O3), formaldehído y nitrato de peroxiacetilo (PAN); Las reacciones entre HCl y formaldehído pueden formar bis-clorometil éter.

Mientras algunos hedor se sabe que son causados ​​por agentes químicos específicos como el sulfuro de hidrógeno (H2S), disulfuro de carbono (CS2) y mercaptanos (R-SH o R1-S-R2) otros son difíciles de definir químicamente.

En el cuadro 1 se presentan ejemplos de los principales contaminantes asociados con algunas fuentes industriales de contaminación del aire (Economopoulos 1993).

Tabla 1. Contaminantes atmosféricos comunes y sus fuentes

Categoría

Fuente

Contaminantes emitidos

Agricultura

Quema abierta

GDS, CO, COV

Minería y
canteras

Minería de carbón

Petróleo crudo
y producción de gas natural

Minería de minerales no ferrosos

extracción de piedra

SPM, entonces2, Yo no hex, COV

SO2

SPM, Pb

SPM

Elaboración

Alimentos, bebidas y tabaco

Industrias textiles y del cuero

Productos de madera

productos de papel, imprenta

SPM, CO, COV, H2S

SPM, COV

SPM, COV

SPM, entonces2, CO, COV, H2S, R-SH

Fabricar
de productos químicos

Anhídrido ftálico

Cloro-álcali

Ácido clorhídrico

Ácido fluorhídrico

ácido sulfurico

Ácido nítrico

Ácido fosfórico

Óxido de plomo y pigmentos

Amoníaco

Carbonato de sodio

Carburo de calcio

Acido adipico

Plomo de alquilo

anhídrido maleico y
ácido tereftálico

Fertilizante y
producción de plaguicidas

Nitrato de amonio

Sulfato de amonio

resinas sintéticas, plástico
materiales, fibras

Pinturas, barnices, lacas

Jabón

Negro de carbón y tinta de impresión

Trinitrotolueno

SPM, entonces2, CO, COV

Cl2

HCl

HF, SiF4

SO2, ASI QUE3

NOx

SPM, F2

SPM, Pb

SPM, entonces2, Yo no hex, CO, COV, NH3

SPM, Nueva Hampshire3

SPM

MPE, NOx, CO, COV

Pb

CO, COV

SPM, Nueva Hampshire3

SPM, Nueva Hampshire3, H NO3

COV

SPM, COV, H2S, CS2

SPM, COV

SPM

SPM, entonces2, Yo no hex, CO, COV, H2S

SPM, entonces2, Yo no hex, ASI QUE3, H NO3

Refinerias de petroleo

productos diversos
de petróleo y carbón

SPM, entonces2, Yo no hex, CO, COV

Mineral no metálico
fabricación de productos

Productos de vidrio

Productos de arcilla estructural

Cemento, cal y yeso

SPM, entonces2, Yo no hex, CO, COV, F

SPM, entonces2, Yo no hex, CO, COV, F2

SPM, entonces2, Yo no hex, CO

Industrias metalúrgicas básicas

Hierro y acero

Industrias no ferrosas

SPM, entonces2, Yo no hex, CO, COV, Pb

SPM, entonces2, F, Pb

Producción de electricidad

Electricidad, gas y vapor

SPM, entonces2, Yo no hex, CO, COV, SO3, Pb

Al por mayor y
comercio al por menor

Almacenamiento de combustible, operaciones de llenado

COV

Transporte

 

SPM, entonces2, Yo no hex, CO, COV, Pb

Servicios comunitarios

Incineradores municipales

SPM, entonces2, Yo no hex, CO, COV, Pb

Fuente: Economopoulos 1993

Planes de implementación de aire limpio

La gestión de la calidad del aire tiene como objetivo la preservación de la calidad ambiental prescribiendo el grado de contaminación tolerado, dejando que las autoridades locales y los contaminadores diseñen e implementen acciones para garantizar que este grado de contaminación no se exceda. Un ejemplo de legislación dentro de este enfoque es la adopción de estándares de calidad del aire ambiental basados, muy a menudo, en pautas de calidad del aire (OMS 1987) para diferentes contaminantes; estos son niveles máximos aceptados de contaminantes (o indicadores) en el área objetivo (p. ej., a nivel del suelo en un punto específico de una comunidad) y pueden ser estándares primarios o secundarios. Los estándares primarios (OMS 1980) son los niveles máximos compatibles con un margen de seguridad adecuado y con la preservación de la salud pública, y deben cumplirse dentro de un límite de tiempo específico; las normas secundarias son las que se consideran necesarias para la protección contra los efectos adversos conocidos o previstos distintos de los peligros para la salud (principalmente en la vegetación) y deben cumplirse “dentro de un plazo razonable”. Los estándares de calidad del aire son valores a corto, mediano o largo plazo válidos para las 24 horas del día, los 7 días de la semana y para la exposición mensual, estacional o anual de todos los sujetos vivos (incluidos los subgrupos sensibles como los niños, los ancianos y los enfermo) así como objetos no vivos; esto contrasta con los niveles máximos permisibles para la exposición ocupacional, que son para una exposición semanal parcial (p. ej., 8 horas por día, 5 días por semana) de trabajadores adultos y supuestamente sanos.

Las medidas típicas en la gestión de la calidad del aire son las medidas de control en la fuente, por ejemplo, la aplicación del uso de convertidores catalíticos en los vehículos o de las normas de emisión en los incineradores, la planificación del uso del suelo y el cierre de fábricas o la reducción del tráfico durante condiciones climáticas desfavorables. . La mejor gestión de la calidad del aire hace hincapié en que las emisiones de contaminantes del aire deben mantenerse al mínimo; esto se define básicamente a través de estándares de emisión para fuentes únicas de contaminación del aire y podría lograrse para fuentes industriales, por ejemplo, a través de sistemas cerrados y colectores de alta eficiencia. Un estándar de emisión es un límite en la cantidad o concentración de un contaminante emitido por una fuente. Este tipo de legislación requiere una decisión, para cada industria, sobre la mejor manera de controlar sus emisiones (es decir, fijar estándares de emisión).

El objetivo básico de la gestión de la contaminación del aire es derivar un plan de implementación de aire limpio (o plan de reducción de la contaminación del aire) (Schwela y Köth-Jahr 1994) que consta de los siguientes elementos:

  • descripción del área con respecto a la topografía, meteorología y socioeconomía
  • inventario de emisiones
  • comparación con los estándares de emisión
  • inventario de concentraciones de contaminantes del aire
  • concentraciones simuladas de contaminantes del aire
  • comparación con los estándares de calidad del aire
  • inventario de efectos sobre la salud pública y el medio ambiente
  • análisis causal
  • medidas de control
  • costo de las medidas de control
  • costo de la salud pública y efectos ambientales
  • análisis de costo-beneficio (costos de control vs. costos de esfuerzos)
  • transporte y planificación del uso del suelo
  • plan de ejecución; compromiso de recursos
  • proyecciones para el futuro sobre población, tráfico, industrias y consumo de combustible
  • estrategias para el seguimiento.

 

Algunas de estas cuestiones se describirán a continuación.

Inventario de Emisiones; Comparación con los estándares de emisión

El inventario de emisiones es la lista más completa de fuentes en un área determinada y de sus emisiones individuales, estimadas con la mayor precisión posible a partir de todas las fuentes puntuales, lineales y de área (difusas) emisoras. Cuando estas emisiones se comparan con los estándares de emisión establecidos para una fuente en particular, se dan las primeras sugerencias sobre las posibles medidas de control si no se cumplen los estándares de emisión. El inventario de emisiones también sirve para evaluar una lista prioritaria de fuentes importantes según la cantidad de contaminantes emitidos e indica la influencia relativa de diferentes fuentes, por ejemplo, el tráfico en comparación con las fuentes industriales o residenciales. El inventario de emisiones también permite una estimación de las concentraciones de contaminantes atmosféricos para aquellos contaminantes cuyas mediciones de concentración ambiental son difíciles o demasiado caras de realizar.

Inventario de Concentraciones de Contaminantes del Aire; Comparación con los estándares de calidad del aire

El inventario de concentraciones de contaminantes atmosféricos resume los resultados del seguimiento de los contaminantes atmosféricos ambientales en términos de medias anuales, percentiles y tendencias de estas cantidades. Los compuestos medidos para dicho inventario incluyen los siguientes:

  • dióxido de azufre
  • oxido de nitrógeno
  • material particulado en suspensión
  • monóxido de carbón
  • ozono
  • metales pesados ​​(Pb, Cd, Ni, Cu, Fe, As, Be)
  • hidrocarburos aromáticos policíclicos: benzo(a)pireno, benzo(e)pireno, benzo(a)antraceno, dibenzo(un, h)antraceno, benzohola)perileno, coronan
  • compuestos orgánicos volátiles: n-hexano, benceno, 3-metil-hexano, n-heptano, tolueno, octano, etil-benceno xileno (o-,m-,p-), n-nonano, isopropilbenceno, propilbenceno, n-2-/3-/4-etiltolueno, 1,2,4-/1,3,5-trimetilbenceno, triclorometano, 1,1,1 tricloroetano, tetraclorometano, tri-/tetracloroeteno.

 

La comparación de las concentraciones de contaminantes atmosféricos con las normas o directrices de calidad del aire, si existen, indica áreas problemáticas para las que se debe realizar un análisis causal a fin de averiguar qué fuentes son responsables del incumplimiento. Se debe utilizar el modelado de dispersión para realizar este análisis causal (ver “Contaminación del aire: Modelado de la dispersión de contaminantes del aire”). Los dispositivos y procedimientos utilizados en el monitoreo de la contaminación del aire ambiental actual se describen en "Monitoreo de la calidad del aire".

Concentraciones de contaminantes atmosféricos simulados; Comparación con los estándares de calidad del aire

Partiendo del inventario de emisiones, con sus miles de compuestos que no pueden ser monitoreados en el aire ambiente por razones económicas, el uso de modelos de dispersión puede ayudar a estimar las concentraciones de compuestos más "exóticos". Usando parámetros meteorológicos apropiados en un modelo de dispersión adecuado, se pueden estimar promedios y percentiles anuales y compararlos con estándares o pautas de calidad del aire, si existen.

Inventario de Efectos sobre la Salud Pública y el Medio Ambiente; Análisis Causal

Otra fuente importante de información es el inventario de efectos (Ministerium für Umwelt 1993), que consta de los resultados de estudios epidemiológicos en el área determinada y de los efectos de la contaminación del aire observados en receptores biológicos y materiales como, por ejemplo, plantas, animales y construcción. metales y piedras de construcción. Los efectos observados atribuidos a la contaminación del aire deben analizarse causalmente con respecto al componente responsable de un efecto particular, por ejemplo, una mayor prevalencia de bronquitis crónica en un área contaminada. Si el compuesto o compuestos han sido fijados en un análisis causal (análisis causal-compuesto), se debe realizar un segundo análisis para encontrar las fuentes responsables (análisis causal-fuente).

Medidas de control; Costo de las medidas de control

Las medidas de control para las instalaciones industriales incluyen dispositivos de limpieza de aire adecuados, bien diseñados, bien instalados, operados y mantenidos eficientemente, también llamados separadores o colectores. Un separador o colector puede definirse como un “aparato para separar uno o más de los siguientes de un medio gaseoso en el que están suspendidos o mezclados: partículas sólidas (filtro y separador de polvo), partículas líquidas (filtro y separador de gotas) y gases (purificador de gases)”. Los tipos básicos de equipos de control de la contaminación del aire (discutidos más adelante en “Control de la contaminación del aire”) son los siguientes:

  • para material particulado: separadores inerciales (p. ej., ciclones); filtros de tela (casas de bolsas); precipitadores electrostáticos; colectores húmedos (depuradores)
  • para contaminantes gaseosos: colectores húmedos (depuradores); unidades de adsorción (p. ej., lechos de adsorción); postquemadores, que pueden ser de fuego directo (incineración térmica) o catalíticos (combustión catalítica).

 

Los colectores húmedos (scrubbers) pueden utilizarse para recoger, al mismo tiempo, contaminantes gaseosos y material particulado. Además, ciertos tipos de dispositivos de combustión pueden quemar gases y vapores combustibles, así como ciertos aerosoles combustibles. Dependiendo del tipo de efluente, se puede utilizar uno o una combinación de más de un colector.

El control de los olores que son químicamente identificables se basa en el control de los agentes químicos de los que emanan (p. ej., por absorción, por incineración). Sin embargo, cuando un olor no se define químicamente o el agente productor se encuentra en niveles extremadamente bajos, se pueden utilizar otras técnicas, como el enmascaramiento (mediante un agente más fuerte, más agradable e inocuo) o el contraataque (mediante un aditivo que contrarresta o parcialmente). neutraliza el olor desagradable).

Se debe tener en cuenta que una adecuada operación y mantenimiento son indispensables para asegurar la eficiencia esperada de un colector. Esto debe garantizarse en la etapa de planificación, tanto desde el punto de vista técnico como financiero. Los requisitos de energía no deben pasarse por alto. Al seleccionar un dispositivo de limpieza de aire, no solo se debe considerar el costo inicial, sino también los costos operativos y de mantenimiento. Siempre que se trate de contaminantes de alta toxicidad, se debe garantizar una alta eficiencia, así como procedimientos especiales para el mantenimiento y la eliminación de materiales de desecho.

Las medidas fundamentales de control en las instalaciones industriales son las siguientes:

Sustitución de materiales. Ejemplos: sustitución de solventes menos tóxicos por otros altamente tóxicos utilizados en ciertos procesos industriales; uso de combustibles con menor contenido de azufre (por ejemplo, carbón lavado), lo que da lugar a menos compuestos de azufre, etc.

Modificación o cambio del proceso o equipo industrial. Ejemplos: en la industria del acero, un cambio de mineral en bruto a mineral sinterizado peletizado (para reducir el polvo liberado durante el manejo del mineral); uso de sistemas cerrados en lugar de abiertos; cambio de sistemas de calefacción de combustible a vapor, agua caliente o sistemas eléctricos; uso de catalizadores en las salidas de aire de escape (procesos de combustión), etc.

Las modificaciones en los procesos, así como en el diseño de la planta, también pueden facilitar y/o mejorar las condiciones de dispersión y recolección de contaminantes. Por ejemplo, un diseño de planta diferente puede facilitar la instalación de un sistema de escape local; el desempeño de un proceso a una tasa más baja puede permitir el uso de cierto colector (con limitaciones de volumen pero por lo demás adecuado). Las modificaciones del proceso que concentran diferentes fuentes de efluentes están estrechamente relacionadas con el volumen de efluentes manejado, y la eficiencia de algunos equipos de limpieza de aire aumenta con la concentración de contaminantes en el efluente. Tanto la sustitución de materiales como la modificación de procesos pueden tener limitaciones técnicas y/o económicas, las cuales deben ser consideradas.

Limpieza y almacenamiento adecuados. Ejemplos: higiene estricta en el procesamiento de alimentos y productos animales; evitar el almacenamiento al aire libre de productos químicos (p. ej., pilas de azufre) o materiales polvorientos (p. ej., arena) o, en su defecto, rociar las pilas de partículas sueltas con agua (si es posible) o aplicar revestimientos superficiales (p. ej., agentes humectantes, plástico) a montones de materiales susceptibles de emitir contaminantes.

Disposición adecuada de los desechos. Ejemplos: evitar el simple apilamiento de desechos químicos (como los desechos de los reactores de polimerización), así como el vertido de materiales contaminantes (sólidos o líquidos) en las corrientes de agua. Esta última práctica no solo causa la contaminación del agua, sino que también puede crear una fuente secundaria de contaminación del aire, como en el caso de los desechos líquidos de las plantas de celulosa procesadas al sulfito, que liberan contaminantes gaseosos olorosos desagradables.

Mantenimiento. Ejemplo: los motores de combustión interna bien mantenidos y ajustados producen menos monóxido de carbono e hidrocarburos.

Practicas de trabajo. Ejemplo: tener en cuenta las condiciones meteorológicas, particularmente los vientos, al momento de rociar pesticidas.

Por analogía con las prácticas adecuadas en el lugar de trabajo, las buenas prácticas a nivel comunitario pueden contribuir al control de la contaminación del aire; por ejemplo, cambios en el uso de vehículos motorizados (más transporte colectivo, automóviles pequeños, etc.) y control de las instalaciones de calefacción (mejor aislamiento de edificios para requerir menos calefacción, mejores combustibles, etc.).

Las medidas de control de las emisiones de los vehículos son programas obligatorios de inspección y mantenimiento adecuados y eficientes que se aplican a la flota de automóviles existente, programas de cumplimiento del uso de convertidores catalíticos en los automóviles nuevos, sustitución agresiva de automóviles alimentados por energía solar/baterías por los que funcionan con combustible. , la regulación del tráfico rodado y los conceptos de planificación del transporte y el uso del suelo.

Las emisiones de los vehículos de motor se controlan mediante el control de las emisiones por milla recorrida por vehículo (VMT) y mediante el control del propio VMT (Walsh 1992). Las emisiones por VMT se pueden reducir controlando el rendimiento del vehículo (hardware, mantenimiento) tanto para automóviles nuevos como en uso. La composición del combustible de la gasolina con plomo se puede controlar reduciendo el contenido de plomo o azufre, lo que también tiene un efecto beneficioso en la disminución de las emisiones de HC de los vehículos. La reducción de los niveles de azufre en el combustible diesel como medio para reducir las emisiones de partículas de diesel tiene el efecto beneficioso adicional de aumentar el potencial para el control catalítico de las emisiones de partículas de diesel y HC orgánico.

Otra importante herramienta de gestión para reducir las emisiones evaporativas y de repostaje de los vehículos es el control de la volatilidad de la gasolina. El control de la volatilidad del combustible puede reducir considerablemente las emisiones de HC por evaporación del vehículo. El uso de aditivos oxigenados en la gasolina reduce las emisiones de HC y CO siempre que no aumente la volatilidad del combustible.

La reducción de VMT es un medio adicional de controlar las emisiones de los vehículos mediante estrategias de control como

  • uso de modos de transporte más eficientes
  • aumentar el número medio de pasajeros por coche
  • repartir las cargas máximas de tráfico congestionadas
  • reducción de la demanda de viajes.

 

Si bien tales enfoques promueven la conservación de combustible, aún no son aceptados por la población en general y los gobiernos no han tratado seriamente de implementarlos.

Todas estas soluciones tecnológicas y políticas al problema de los vehículos de motor, excepto la sustitución de los coches eléctricos, se ven compensadas cada vez más por el crecimiento de la población de vehículos. El problema del vehículo puede resolverse solo si el problema del crecimiento se aborda de manera adecuada.

Costo de Salud Pública y Efectos Ambientales; Análisis coste-beneficio

La estimación de los costos de la salud pública y los efectos ambientales es la parte más difícil de un plan de implementación de aire limpio, ya que es muy difícil estimar el valor de la reducción de por vida de las enfermedades discapacitantes, las tasas de hospitalización y las horas de trabajo perdidas. Sin embargo, esta estimación y una comparación con el costo de las medidas de control son absolutamente necesarias para equilibrar los costos de las medidas de control frente a los costos de no emprender tales medidas, en términos de salud pública y efectos ambientales.

Transporte y Ordenamiento Territorial

El problema de la contaminación está íntimamente relacionado con el uso de la tierra y el transporte, incluidos temas como la planificación comunitaria, el diseño de caminos, el control del tráfico y el transporte masivo; a preocupaciones demográficas, topográficas y económicas; ya las preocupaciones sociales (Venzia 1977). En general, las aglomeraciones urbanas de rápido crecimiento tienen graves problemas de contaminación debido a las malas prácticas de transporte y uso del suelo. La planificación del transporte para el control de la contaminación del aire incluye controles de transporte, políticas de transporte, tránsito masivo y costos de congestión de carreteras. Los controles de transporte tienen un impacto importante en el público en general en términos de equidad, represión y perturbación social y económica, en particular, los controles directos de transporte, como restricciones de vehículos motorizados, limitaciones de gasolina y reducciones de emisiones de vehículos motorizados. Las reducciones de emisiones debidas a los controles directos pueden estimarse y verificarse de forma fiable. Los controles de transporte indirecto, como la reducción de las millas recorridas por vehículos mediante la mejora de los sistemas de transporte público, las regulaciones de mejora del flujo de tráfico, las regulaciones sobre los estacionamientos, los impuestos viales y de gasolina, los permisos de uso de automóviles y los incentivos para los enfoques voluntarios se basan principalmente en pruebas anteriores. experiencia de error, e incluyen muchas incertidumbres cuando se trata de desarrollar un plan de transporte viable.

Los planes de acción nacionales que incurren en controles de transporte indirecto pueden afectar el transporte y la planificación del uso del suelo con respecto a carreteras, estacionamientos y centros comerciales. La planificación a largo plazo para el sistema de transporte y el área influenciada por este evitará un deterioro significativo de la calidad del aire y garantizará el cumplimiento de las normas de calidad del aire. El transporte público se considera constantemente como una solución potencial para los problemas de contaminación del aire urbano. La selección de un sistema de transporte público para servir a un área y las diferentes divisiones modales entre el uso de la carretera y el servicio de autobús o tren alterarán en última instancia los patrones de uso del suelo. Hay una división óptima que minimizará la contaminación del aire; sin embargo, esto puede no ser aceptable cuando se consideran factores no ambientales.

El automóvil ha sido llamado el mayor generador de externalidades económicas jamás conocido. Algunos de estos, como el empleo y la movilidad, son positivos, pero los negativos, como la contaminación del aire, los accidentes con resultado de muerte y lesiones, los daños a la propiedad, el ruido, la pérdida de tiempo y los agravantes, llevan a la conclusión de que el transporte no es una industria de costos decrecientes en áreas urbanizadas. Los costos de congestión de carreteras son otra externalidad; Sin embargo, el tiempo perdido y los costos de congestión son difíciles de determinar. No se puede obtener una evaluación real de los modos de transporte que compiten, como el transporte masivo, si los costos de viaje para los viajes de trabajo no incluyen los costos de congestión.

La planificación del uso de la tierra para el control de la contaminación del aire incluye códigos de zonificación y estándares de desempeño, controles de uso de la tierra, vivienda y desarrollo de la tierra, y políticas de planificación del uso de la tierra. La zonificación del uso de la tierra fue el intento inicial de lograr la protección de las personas, sus propiedades y sus oportunidades económicas. Sin embargo, la naturaleza omnipresente de los contaminantes del aire requería más que la separación física de las industrias y las áreas residenciales para proteger al individuo. Por esta razón, se introdujeron estándares de desempeño basados ​​inicialmente en decisiones estéticas o cualitativas en algunos códigos de zonificación en un intento de cuantificar los criterios para identificar problemas potenciales.

Las limitaciones de la capacidad de asimilación del medio ambiente deben identificarse para la planificación del uso del suelo a largo plazo. Luego, se pueden desarrollar controles de uso de la tierra que prorratearán la capacidad equitativamente entre las actividades locales deseadas. Los controles de uso de suelo incluyen sistemas de permisos para la revisión de nuevas fuentes estacionarias, regulación de zonificación entre áreas industriales y residenciales, restricción por servidumbre o compra de tierra, control de ubicación de receptores, zonificación de densidad de emisión y regulaciones de asignación de emisiones.

Las políticas de vivienda destinadas a hacer que la propiedad de la vivienda esté disponible para muchos que de otro modo no podrían pagarla (como los incentivos fiscales y las políticas hipotecarias) estimulan la expansión urbana e indirectamente desalientan el desarrollo residencial de mayor densidad. Estas políticas ahora han demostrado ser desastrosas para el medio ambiente, ya que no se consideró el desarrollo simultáneo de sistemas de transporte eficientes para satisfacer las necesidades de la multitud de nuevas comunidades que se están desarrollando. La lección aprendida de este desarrollo es que los programas que impactan en el medio ambiente deben coordinarse y llevarse a cabo una planificación integral en el nivel donde ocurre el problema y en una escala lo suficientemente grande como para incluir todo el sistema.

La planificación del uso de la tierra debe examinarse a nivel nacional, provincial o estatal, regional y local para garantizar adecuadamente la protección del medio ambiente a largo plazo. Los programas gubernamentales generalmente comienzan con la ubicación de plantas de energía, sitios de extracción de minerales, zonificación costera y desierto, montaña u otro desarrollo recreativo. Dado que la multiplicidad de gobiernos locales en una región determinada no puede abordar adecuadamente los problemas ambientales regionales, los gobiernos o agencias regionales deben coordinar los patrones de desarrollo y densidad de la tierra mediante la supervisión de la disposición espacial y la ubicación de las nuevas construcciones y usos, y las instalaciones de transporte. La planificación del uso de la tierra y el transporte debe estar interrelacionada con la aplicación de las normas para mantener la calidad del aire deseada. Idealmente, el control de la contaminación del aire debería ser planificado por la misma agencia regional que hace la planificación del uso de la tierra debido a las externalidades superpuestas asociadas con ambos temas.

Plan de Cumplimiento, Compromiso de Recursos

El plan de implementación de aire limpio siempre debe contener un plan de cumplimiento que indique cómo se pueden hacer cumplir las medidas de control. Esto implica también un compromiso de recursos que, de acuerdo con el principio de quien contamina paga, establecerá lo que el contaminador tiene que implementar y cómo el gobierno ayudará al contaminador a cumplir el compromiso.

Proyecciones para el futuro

En el sentido de un plan de precaución, el plan de implementación de aire limpio también debe incluir estimaciones de las tendencias en la población, el tráfico, las industrias y el consumo de combustible para evaluar las respuestas a problemas futuros. Esto evitará tensiones futuras al hacer cumplir las medidas mucho antes de los problemas imaginados.

Estrategias de Seguimiento

Una estrategia para el seguimiento de la gestión de la calidad del aire consiste en planes y políticas sobre cómo implementar futuros planes de implementación de aire limpio.

Rol de la Evaluación de Impacto Ambiental

La evaluación de impacto ambiental (EIA) es el proceso de proporcionar una declaración detallada por parte de la agencia responsable sobre el impacto ambiental de una acción propuesta que afecta significativamente la calidad del medio ambiente humano (Lee 1993). La EIA es un instrumento de prevención que tiene como objetivo la consideración del entorno humano en una etapa temprana del desarrollo de un programa o proyecto.

La EIA es particularmente importante para los países que desarrollan proyectos en el marco de la reorientación y reestructuración económica. La EIA se ha convertido en legislación en muchos países desarrollados y ahora se aplica cada vez más en países en desarrollo y economías en transición.

La EIA es integradora en el sentido de una planificación y gestión ambiental integral que considera las interacciones entre los diferentes medios ambientales. Por otro lado, la EIA integra la estimación de las consecuencias ambientales en el proceso de planificación y, por lo tanto, se convierte en un instrumento de desarrollo sostenible. La EIA también combina propiedades técnicas y participativas a medida que recopila, analiza y aplica datos científicos y técnicos teniendo en cuenta el control de calidad y la garantía de calidad, y destaca la importancia de las consultas antes de los procedimientos de concesión de licencias entre las agencias ambientales y el público que podría verse afectado por proyectos particulares. . Un plan de implementación de aire limpio se puede considerar como parte del procedimiento de EIA con referencia al aire.

 

Atrás

El objetivo de la modelización de la contaminación del aire es la estimación de las concentraciones de contaminantes en el exterior provocadas, por ejemplo, por procesos de producción industrial, emisiones accidentales o tráfico. El modelado de la contaminación del aire se utiliza para determinar la concentración total de un contaminante, así como para encontrar la causa de niveles extraordinariamente altos. Para proyectos en la etapa de planificación, la contribución adicional a la carga existente puede estimarse por adelantado y las condiciones de emisión pueden optimizarse.

Figura 1. Sistema de Monitoreo Ambiental Global/Gestión de la contaminación del aire

EPC020F1

Dependiendo de los estándares de calidad del aire definidos para el contaminante en cuestión, son de interés los valores medios anuales o las concentraciones pico a corto plazo. Por lo general, las concentraciones deben determinarse donde las personas están activas, es decir, cerca de la superficie a una altura de unos dos metros sobre el suelo.

Parámetros que influyen en la dispersión de contaminantes

Dos tipos de parámetros influyen en la dispersión de los contaminantes: los parámetros de la fuente y los parámetros meteorológicos. Para los parámetros de fuente, las concentraciones son proporcionales a la cantidad de contaminante que se emite. Si se trata de polvo, se debe conocer el diámetro de las partículas para determinar la sedimentación y la deposición del material (VDI 1992). Como las concentraciones en la superficie son más bajas con una mayor altura de chimenea, este parámetro también debe conocerse. Además, las concentraciones dependen de la cantidad total de gases de escape, así como de su temperatura y velocidad. Si la temperatura del gas de escape excede la temperatura del aire circundante, el gas estará sujeto a flotabilidad térmica. Su velocidad de escape, que se puede calcular a partir del diámetro interior de la chimenea y el volumen de los gases de escape, provocará una flotabilidad dinámica. Se pueden usar fórmulas empíricas para describir estas características (VDI 1985; Venkatram y Wyngaard 1988). Hay que subrayar que no es la masa del contaminante en cuestión sino la del gas total la que es responsable de la flotabilidad del momento térmico y dinámico.

Los parámetros meteorológicos que influyen en la dispersión de los contaminantes son la velocidad y dirección del viento, así como la estratificación térmica vertical. La concentración de contaminantes es proporcional al recíproco de la velocidad del viento. Esto se debe principalmente al transporte acelerado. Además, la mezcla turbulenta aumenta con el aumento de la velocidad del viento. Como las llamadas inversiones (es decir, situaciones en las que la temperatura aumenta con la altura) dificultan la mezcla turbulenta, se observan concentraciones superficiales máximas durante la estratificación altamente estable. Por el contrario, las situaciones convectivas intensifican la mezcla vertical y por lo tanto muestran los valores de concentración más bajos.

Los estándares de calidad del aire, por ejemplo, valores medios anuales o percentiles 98, generalmente se basan en estadísticas. Por lo tanto, se necesitan datos de series temporales para los parámetros meteorológicos pertinentes. Idealmente, las estadísticas deberían basarse en diez años de observación. Si solo se dispone de series cronológicas más cortas, debe asegurarse de que sean representativas para un período más largo. Esto se puede hacer, por ejemplo, mediante el análisis de series temporales más largas de otros sitios de observación.

La serie temporal meteorológica utilizada también debe ser representativa del sitio considerado, es decir, debe reflejar las características locales. Esto es especialmente importante con respecto a los estándares de calidad del aire basados ​​en fracciones máximas de la distribución, como 98 percentiles. Si no se dispone de tales series temporales, se puede utilizar un modelo de flujo meteorológico para calcular uno a partir de otros datos, como se describe a continuación.

 


 

Programas de Monitoreo Internacional

Organismos internacionales como la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) han instituido proyectos de vigilancia e investigación con el fin de aclarar los problemas relacionados con la contaminación del aire y promover medidas para prevenir mayor deterioro de la salud pública y de las condiciones ambientales y climáticas.

El Sistema de Vigilancia Ambiental Mundial GEMS/Aire (OMS/PNUMA 1993) está organizado y patrocinado por la OMS y el PNUMA y ha desarrollado un programa integral para proporcionar los instrumentos de gestión racional de la contaminación del aire (ver figura 55.1. [EPC01FE] El núcleo de este programa es una base de datos mundial de las concentraciones de contaminantes atmosféricos urbanos de dióxido de azufre, material particulado en suspensión, plomo, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y ozono. Sin embargo, tan importante como esta base de datos es la provisión de herramientas de gestión como guías para inventarios rápidos de emisiones, programas para el modelado de dispersión, estimaciones de exposición de la población, medidas de control y análisis de costo-beneficio. A este respecto, SIMUVIMA/Aire proporciona manuales de revisión de metodología (OMS/PNUMA 1994, 1995), lleva a cabo evaluaciones globales de la calidad del aire, facilita la revisión y validación de evaluaciones , actúa como agente de datos/información, produce documentos técnicos en apoyo de todos los aspectos de la gestión de la calidad del aire, facilita el establecimiento de monitoreo, realiza y distribuye ampliamente revisiones anuales y establece o identifica centros de colaboración regional y/o expertos para coordinar y apoyar actividades de acuerdo con las necesidades de las regiones. (OMS/PNUMA 1992, 1993, 1995)

El programa Global Atmospheric Watch (GAW) (Miller y Soudine 1994) proporciona datos y otra información sobre la composición química y las características físicas relacionadas de la atmósfera, y sus tendencias, con el objetivo de comprender la relación entre el cambio de la composición atmosférica y los cambios en la atmósfera global. y el clima regional, el transporte atmosférico a larga distancia y la deposición de sustancias potencialmente nocivas sobre los ecosistemas terrestres, de agua dulce y marinos, y el ciclo natural de los elementos químicos en el sistema global atmósfera/océano/biosfera, y los impactos antropógenos al respecto. El programa de la VAG consta de cuatro áreas de actividad: el Sistema mundial de observación del ozono (GO3OS), la vigilancia mundial de la composición atmosférica de fondo, incluida la Red de vigilancia de la contaminación del aire de fondo (BAPMoN); dispersión, transporte, transformación química y depósito de contaminantes atmosféricos sobre la tierra y el mar en diferentes escalas de tiempo y espacio; intercambio de contaminantes entre la atmósfera y otros compartimentos ambientales; y seguimiento integrado. Uno de los aspectos más importantes de la VAG es el establecimiento de Centros de Actividades Científicas de Garantía de Calidad para supervisar la calidad de los datos producidos bajo la VAG.


 

 

Conceptos de modelado de la contaminación del aire

Como se mencionó anteriormente, la dispersión de los contaminantes depende de las condiciones de emisión, el transporte y la mezcla turbulenta. El uso de la ecuación completa que describe estas características se denomina modelo de dispersión euleriana (Pielke 1984). Mediante este enfoque, las ganancias y pérdidas del contaminante en cuestión deben determinarse en cada punto de una cuadrícula espacial imaginaria y en distintos pasos de tiempo. Dado que este método es muy complejo y consume mucho tiempo informático, normalmente no se puede manejar de forma rutinaria. Sin embargo, para muchas aplicaciones, se puede simplificar usando las siguientes suposiciones:

  • sin cambios en las condiciones de emisión con el tiempo
  • sin cambios en las condiciones meteorológicas durante el transporte
  • velocidades del viento superiores a 1 m/s.

 

En este caso, la ecuación mencionada anteriormente se puede resolver analíticamente. La fórmula resultante describe una pluma con distribución de concentración gaussiana, el llamado modelo de pluma gaussiana (VDI 1992). Los parámetros de distribución dependen de las condiciones meteorológicas y de la distancia a favor del viento, así como de la altura de la chimenea. Deben determinarse empíricamente (Venkatram y Wyngaard 1988). Las situaciones en las que las emisiones y/o los parámetros meteorológicos varían considerablemente en el tiempo y/o el espacio pueden describirse mediante el modelo de soplo gaussiano (VDI 1994). Bajo este enfoque, se emiten bocanadas distintas en pasos de tiempo fijos, cada uno siguiendo su propio camino de acuerdo con las condiciones meteorológicas actuales. En su camino, cada bocanada crece de acuerdo con la mezcla turbulenta. Los parámetros que describen este crecimiento, nuevamente, deben determinarse a partir de datos empíricos (Venkatram y Wyngaard 1988). Sin embargo, se debe enfatizar que para lograr este objetivo, los parámetros de entrada deben estar disponibles con la resolución necesaria en tiempo y/o espacio.

Con respecto a las emisiones accidentales o estudios de casos únicos, un modelo de partículas o de Lagrange (Directiva VDI 3945, Parte 3) se recomienda. De este modo, el concepto es calcular las trayectorias de muchas partículas, cada una de las cuales representa una cantidad fija del contaminante en cuestión. Los trayectos individuales se componen de transporte por el viento medio y de perturbaciones estocásticas. Debido a la parte estocástica, los caminos no concuerdan completamente, sino que representan la mezcla por turbulencia. En principio, los modelos lagrangianos son capaces de considerar condiciones meteorológicas complejas, en particular, viento y turbulencia; Los campos calculados por los modelos de flujo que se describen a continuación se pueden utilizar para el modelado de dispersión lagrangiana.

Modelado de dispersión en terreno complejo

Si es necesario determinar las concentraciones de contaminantes en un terreno estructurado, puede ser necesario incluir los efectos topográficos sobre la dispersión de contaminantes en el modelado. Dichos efectos son, por ejemplo, el transporte siguiendo la estructura topográfica, o sistemas de viento térmico como brisas marinas o vientos de montaña, que cambian la dirección del viento en el transcurso del día.

Si dichos efectos tienen lugar en una escala mucho mayor que el área del modelo, la influencia puede considerarse utilizando datos meteorológicos que reflejen las características locales. Si no se dispone de tales datos, la estructura tridimensional impresa en el flujo por la topografía se puede obtener usando un modelo de flujo correspondiente. Sobre la base de estos datos, el propio modelo de dispersión puede llevarse a cabo suponiendo una homogeneidad horizontal como se describe anteriormente en el caso del modelo de pluma gaussiana. Sin embargo, en situaciones donde las condiciones del viento cambian significativamente dentro del área del modelo, el propio modelo de dispersión debe considerar el flujo tridimensional afectado por la estructura topográfica. Como se mencionó anteriormente, esto se puede hacer usando un soplo gaussiano o un modelo lagrangiano. Otra forma es realizar el modelado euleriano más complejo.

Para determinar la dirección del viento de acuerdo con el terreno estructurado topográficamente, se puede utilizar un modelo de flujo de diagnóstico o consistente en masa (Pielke 1984). Usando este enfoque, el flujo se ajusta a la topografía variando los valores iniciales lo menos posible y manteniendo constante su masa. Como este es un enfoque que conduce a resultados rápidos, también se puede usar para calcular estadísticas de viento para un sitio determinado si no hay observaciones disponibles. Para hacer esto, se utilizan estadísticas de vientos geostróficos (es decir, datos de aire superior de radiosondas).

Sin embargo, si los sistemas de viento térmico tienen que ser considerados con más detalle, deben usarse los llamados modelos de pronóstico. Dependiendo de la escala y la pendiente del área del modelo, es adecuado un enfoque hidrostático, o el no hidrostático aún más complejo (VDI 1981). Los modelos de este tipo necesitan mucha potencia informática, así como mucha experiencia en la aplicación. La determinación de concentraciones basadas en medias anuales, en general, no es posible con estos modelos. En cambio, se pueden realizar estudios del peor caso considerando solo una dirección del viento y aquellos parámetros de estratificación y velocidad del viento que dan como resultado los valores más altos de concentración en la superficie. Si esos valores en el peor de los casos no superan los estándares de calidad del aire, no se necesitan estudios más detallados.

Figura 2. Estructura topográfica de una región modelo

EPC30F1A

Las Figuras 2, 3 y 4 demuestran cómo se puede presentar el transporte y la distribución de contaminantes en relación con la influencia de las climatologías del terreno y del viento derivadas de la consideración de las frecuencias de los vientos geostróficos y superficiales.

Figura 3. Distribuciones de frecuencia de superficie determinadas a partir de la distribución de frecuencia geostrófica

EPC30F1B

Figura 4. Concentraciones medias anuales de contaminantes para una región hipotética calculadas a partir de la distribución de frecuencia geostrófica para campos de viento heterogéneos

EPC30F1C

Modelado de dispersión en caso de fuentes bajas

Teniendo en cuenta la contaminación del aire causada por fuentes bajas (es decir, alturas de chimenea del orden de la altura del edificio o emisiones del tráfico rodado), se debe considerar la influencia de los edificios circundantes. Las emisiones del tráfico rodado quedarán atrapadas hasta cierto punto en los cañones de las calles. Se han encontrado formulaciones empíricas para describir esto (Yamartino y Wiegand 1986).

Los contaminantes emitidos por una chimenea baja situada en un edificio serán capturados en la circulación del lado de sotavento del edificio. El alcance de esta circulación de sotavento depende de la altura y el ancho del edificio, así como de la velocidad del viento. Por lo tanto, los enfoques simplificados para describir la dispersión de contaminantes en tal caso, basados ​​únicamente en la altura de un edificio, generalmente no son válidos. La extensión vertical y horizontal de la circulación de sotavento se ha obtenido a partir de estudios de túnel de viento (Hosker 1985) y se puede implementar en modelos de diagnóstico consistentes en masa. Tan pronto como se haya determinado el campo de flujo, se puede utilizar para calcular el transporte y la mezcla turbulenta del contaminante emitido. Esto se puede hacer mediante modelos de dispersión lagrangianos o eulerianos.

Solo se pueden realizar estudios más detallados (sobre emisiones accidentales, por ejemplo) utilizando modelos de flujo y dispersión no hidrostáticos en lugar de un enfoque de diagnóstico. Como esto, en general, exige una gran potencia informática, se recomienda un enfoque en el peor de los casos, como se describe anteriormente, antes de un modelo estadístico completo.

 

Atrás

Miércoles, marzo de 09 2011 15: 40

Monitoreo de Calidad del Aire

Monitoreo de la calidad del aire significa la medición sistemática de los contaminantes del aire ambiente para poder evaluar la exposición de los receptores vulnerables (p. ej., personas, animales, plantas y obras de arte) sobre la base de normas y directrices derivadas de los efectos observados, y/o establecer la fuente de la contaminación del aire (análisis causal).

Las concentraciones de contaminantes del aire ambiente están influenciadas por la variación espacial o temporal de las emisiones de sustancias peligrosas y la dinámica de su dispersión en el aire. Como consecuencia, se producen marcadas variaciones diarias y anuales de las concentraciones. Es prácticamente imposible determinar de forma unificada todas estas diferentes variaciones de la calidad del aire (en lenguaje estadístico, la población de estados de calidad del aire). Por lo tanto, las mediciones de las concentraciones de contaminantes en el aire ambiente siempre tienen el carácter de muestras espaciales o temporales aleatorias.

Planificación de la medición

El primer paso en la planificación de la medición es formular el propósito de la medición con la mayor precisión posible. Las preguntas importantes y los campos de operación para el monitoreo de la calidad del aire incluyen:

Medida de área:

  • determinación representativa de la exposición en un área (monitoreo general del aire)
  • medición representativa de la contaminación preexistente en el área de una instalación planificada (permiso, TA Luft (Instrucción técnica, aire))
  • advertencia de smog (smog de invierno, altas concentraciones de ozono)
  • mediciones en puntos calientes de contaminación del aire para estimar la exposición máxima de los receptores (EU-NO2 directriz, mediciones en cañones de calles, de acuerdo con la Ley Federal Alemana de Control de Inmisiones)
  • comprobar los resultados de las medidas de reducción de la contaminación y las tendencias a lo largo del tiempo
  • mediciones de detección
  • investigaciones científicas, por ejemplo, el transporte de contaminación del aire, conversiones químicas, calibración de cálculos de dispersión.

 

Medida de instalaciones:

  • mediciones en respuesta a quejas
  • determinación de fuentes de emisiones, análisis causal
  • mediciones en casos de incendios y fugas accidentales
  • comprobar el éxito de las medidas de reducción
  • monitorear las emisiones fugitivas de la fábrica.

 

El objetivo de la planificación de la medición es utilizar procedimientos adecuados de medición y evaluación para responder preguntas específicas con suficiente certeza y con el mínimo gasto posible.

En la tabla 1 se presenta un ejemplo de los parámetros que deben utilizarse para la planificación de la medición, en relación con una evaluación de la contaminación del aire en el área de una instalación industrial planificada. Reconociendo que los requisitos formales varían según la jurisdicción, cabe señalar que aquí se hace una referencia específica a los procedimientos alemanes de concesión de licencias para instalaciones industriales.

Tabla 1. Parámetros para la planificación de mediciones en la medición de concentraciones de contaminación del aire ambiente (con ejemplo de aplicación)

Parámetro

Ejemplo de aplicación: Procedimiento de licencia para
instalaciones industriales en Alemania

Declaración de la pregunta

Medición de la contaminación previa en el procedimiento de concesión de licencias; medición de sonda aleatoria representativa

Área de medición

Círculo alrededor de la ubicación con un radio de 30 veces la altura real de la chimenea (simplificado)

Estándares de evaluación (dependiendo del lugar y el tiempo): valores característicos a ser
obtenido a partir de datos de medición

Límites umbral IW1 (media aritmética) e IW2 (percentil 98) de TA Luft (Instrucción técnica, aire); cálculo de I1 (media aritmética) e I2 (percentil 98) a partir de mediciones realizadas durante 1 km2 (superficie de evaluación) para comparar con IW1 e IW2

Ordenación, elección y densidad
de sitios de medición

Escaneo regular de 1 km2, lo que resulta en la elección "aleatoria" de los sitios de medición

Período de tiempo de medición

1 año, al menos 6 meses

Altura de medición

1.5 a 4 metros sobre el suelo

Frecuencia de medida

52 (104) mediciones por área de evaluación para contaminantes gaseosos, dependiendo de la altura de la contaminación

Duración de cada medición

1/2 hora para contaminantes gaseosos, 24 horas para polvo en suspensión, 1 mes para precipitación de polvo

Tiempo de medición

Elección aleatoria

Objeto medido

Contaminación del aire emitida por la instalación planificada

Procedimiento de medición

Procedimiento de medición estándar nacional (directrices VDI)

Certeza necesaria de los resultados de la medición

Alta

Requisitos de calidad, control de calidad, calibración, mantenimiento

Directrices VDI

Registro de datos de medición, validación, archivo, evaluación

Cálculo de la cantidad de datos I1V e I2V para cada área de evaluación

Precio

Depende del área de medición y objetivos

 

El ejemplo de la tabla 1 muestra el caso de una red de medición que se supone debe monitorear la calidad del aire en un área específica de la manera más representativa posible, para compararla con los límites de calidad del aire designados. La idea detrás de este enfoque es que se hace una selección aleatoria de sitios de medición para cubrir ubicaciones equitativas en un área con calidad de aire variable (por ejemplo, áreas residenciales, calles, zonas industriales, parques, centros urbanos, suburbios). Este enfoque puede ser muy costoso en grandes áreas debido a la cantidad de sitios de medición necesarios.

Por lo tanto, otra concepción de una red de medición comienza con sitios de medición que se seleccionan de manera representativa. Si se realizan mediciones de diferente calidad del aire en los lugares más importantes y se conoce el tiempo que los objetos protegidos permanecen en estos “microambientes”, entonces se puede determinar la exposición. Este enfoque se puede extender a otros microambientes (p. ej., habitaciones interiores, automóviles) para estimar la exposición total. El modelado de difusión o las mediciones de detección pueden ayudar a elegir los sitios de medición correctos.

Un tercer enfoque consiste en medir en los puntos de supuesta exposición más alta (p. ej., para NO2 y benceno en cañones callejeros). Si se cumplen los estándares de evaluación en este sitio, hay suficiente probabilidad de que este también sea el caso para todos los demás sitios. Este enfoque, al centrarse en puntos críticos, requiere relativamente pocos sitios de medición, pero estos deben elegirse con especial cuidado. Este método particular corre el riesgo de sobrestimar la exposición real.

Los parámetros del período de tiempo de medición, la evaluación de los datos de medición y la frecuencia de medición se dan esencialmente en la definición de los estándares de evaluación (límites) y el nivel deseado de certeza de los resultados. Se relacionan los límites de umbral y las condiciones periféricas a considerar en la planificación de la medición. Mediante el uso de procedimientos de medición continuos, se puede lograr una resolución que temporalmente es casi perfecta. Pero esto es necesario solo para monitorear valores máximos y/o para advertencias de smog; para monitorear los valores medios anuales, por ejemplo, las mediciones discontinuas son adecuadas.

La siguiente sección está dedicada a describir las capacidades de los procedimientos de medición y el control de calidad como otro parámetro importante para la planificación de la medición.

Garantía de Calidad

Las mediciones de las concentraciones de contaminantes del aire ambiental pueden ser costosas de realizar y los resultados pueden afectar decisiones importantes con implicaciones económicas o ecológicas graves. Por lo tanto, las medidas de aseguramiento de la calidad son una parte integral del proceso de medición. Aquí conviene distinguir dos áreas.

Medidas orientadas al procedimiento

Cada procedimiento de medición completo consta de varios pasos: muestreo, preparación de la muestra y limpieza; separación, detección (paso analítico final); y recopilación y evaluación de datos. En algunos casos, especialmente con la medición continua de gases inorgánicos, se pueden omitir algunos pasos del procedimiento (p. ej., separación). Al realizar las mediciones, debe procurarse el cumplimiento integral de los procedimientos. Deben seguirse procedimientos estandarizados y, por lo tanto, ampliamente documentados, en forma de normas DIN/ISO, normas CEN o directrices VDI.

Medidas orientadas al usuario

El uso de equipos y procedimientos estandarizados y probados para la medición de la concentración de contaminantes en el aire ambiente no puede por sí solo garantizar una calidad aceptable si el usuario no emplea métodos adecuados de control de calidad. La serie de normas DIN/EN/ISO 9000 (Normas de gestión y garantía de la calidad), EN 45000 (que define los requisitos para los laboratorios de ensayo) y la Guía ISO 25 (Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de calibración y ensayo) son importantes para los usuarios. medidas orientadas a garantizar la calidad.

Los aspectos importantes de las medidas de control de calidad del usuario incluyen:

  • aceptación y práctica del contenido de las medidas en el sentido de buenas prácticas de laboratorio (BPL)
  • mantenimiento correcto de los equipos de medición, medidas cualificadas para eliminar las interrupciones y garantizar las reparaciones
  • realizar calibraciones y comprobaciones periódicas para garantizar el correcto funcionamiento
  • realización de pruebas entre laboratorios.

 

Procedimientos de medición

Procedimientos de medición para gases inorgánicos

Existe una gran cantidad de procedimientos de medición para la amplia gama de gases inorgánicos. Diferenciaremos entre métodos manuales y automáticos.

Procedimientos manuales

En el caso de procedimientos de medición manual para gases inorgánicos, la sustancia a medir normalmente se adsorbe durante el muestreo en una solución o material sólido. En la mayoría de los casos, se realiza una determinación fotométrica después de una reacción de color adecuada. Varios procedimientos de medición manual tienen un significado especial como procedimientos de referencia. Debido al costo de personal relativamente alto, estos procedimientos manuales se llevan a cabo rara vez para mediciones de campo hoy en día, cuando se dispone de procedimientos automáticos alternativos. Los procedimientos más importantes se describen brevemente en la tabla 2.

Tabla 2. Procedimientos de medición manual para gases inorgánicos

Material

Procedimiento

Ejecución

Comentarios

SO2

procedimiento de medicina tradicional china

Absorción en solución de tetraclomercurato (botella de lavado); reacción con formaldehído y pararosanilina a ácido sulfónico rojo-violeta; determinación fotométrica

procedimiento de medición de referencia de la UE;
DL = 0.2 µg SO2;
s = 0.03 mg/mXNUMX3 a 0.5 mg/m3

SO2

Procedimiento de gel de sílice

Eliminación de sustancias de interferencia por H concentrado3PO4; adsorción en gel de sílice; desorción térmica en H2-corriente y reducción a H2S; reacción al azul de molibdeno; determinación fotométrica

DL = 0.3 µg SO2;
s = 0.03 mg/mXNUMX3 a 0.5 mg/m3

NO2

Procedimiento Saltzman

Absorción en la solución de reacción mientras se forma un colorante azo rojo (botella de lavado); determinación fotométrica

Calibración con nitrito de sodio;
DL = 3 µg/m3

O3

Yoduro de potasio
procedimientos

Formación de yodo a partir de solución acuosa de yoduro de potasio (botella de lavado); determinación fotométrica

DL = 20 µg/m3;
rel. s = ± 3.5 % a 390 µg/m3

F

Procedimiento con cuentas de plata;
variante 1

Muestreo con preseparador de polvo; enriquecimiento de F en cuentas de plata recubiertas de carbonato de sodio; elución y medición con cadena de electrodos de fluoruro de lantano sensible a iones

Inclusión de una parte indeterminada de inmisiones de partículas de fluoruro

F

Procedimiento con cuentas de plata;
variante 2

Muestreo con filtro de membrana calentado; enriquecimiento de F en cuentas de plata recubiertas de carbonato de sodio; determinación por procedimiento electroquímico (variante 1) o fotométrico (alizarina-complexona)

Peligro de resultados inferiores debido a la sorción parcial de inmisiones gaseosas de fluoruro en el filtro de membrana;
DL = 0.5 µg/m3

Cl

rodanuro de mercurio
procedimientos

Absorción en solución de hidróxido de sodio 0.1 N (frasco de lavado); reacción con rodanuro de mercurio e iones de Fe(III) para formar un complejo de tiocianato de hierro; determinación fotométrica

DL = 9 µg/m3

Cl2

Procedimiento de naranja de metilo

Reacción de blanqueo con solución de naranja de metilo (botella de lavado); determinación fotométrica

DL = 0.015 mg/m3

NH3

Procedimiento de indofenol

Absorción en H diluido2SO4 (Impinger/botella de lavado); conversión con fenol e hipoclorito a tinte de indofenol; determinación fotométrica

DL = 3 µg/m3 (perforador); parcial
inclusión de compuestos y aminas

NH3

procedimiento de Nessler

Absorción en H diluido2SO4 (Impinger/botella de lavado); destilación y reacción con reactivo de Nessler, determinación fotométrica

DL = 2.5 µg/m3 (perforador); parcial
inclusión de compuestos y aminas

H2S

Azul de molibdeno
procedimientos

Absorción como sulfuro de plata en perlas de vidrio tratadas con sulfato de plata e hidrogenosulfato de potasio (tubo de sorción); liberado como sulfuro de hidrógeno y conversión a azul de molibdeno; determinación fotométrica

DL = 0.4 µg/m3

H2S

Procedimiento de azul de metileno

Absorción en suspensión de hidróxido de cadmio mientras se forma CdS; conversión a azul de metileno; determinación fotométrica

DL = 0.3 µg/m3

DL = límite de detección; s = desviación estándar; rel. s = relativo s.

Una variante de muestreo especial, utilizada principalmente en relación con los procedimientos de medición manual, es el tubo de separación por difusión (denuder). La técnica del denudador tiene como objetivo separar las fases de gas y partículas utilizando sus diferentes velocidades de difusión. Por lo tanto, a menudo se usa en problemas de separación difíciles (p. ej., amoníaco y compuestos de amonio; óxidos de nitrógeno, ácido nítrico y nitratos; óxidos de azufre, ácido sulfúrico y sulfatos o haluros/haluros de hidrógeno). En la técnica clásica del denudador, el aire de prueba se aspira a través de un tubo de vidrio con un revestimiento especial, según el material a recolectar. La técnica del denudador se ha desarrollado aún más en muchas variaciones y también parcialmente automatizada. Ha ampliado mucho las posibilidades del muestreo diferenciado, pero dependiendo de la variante puede ser muy laborioso y su correcta utilización requiere mucha experiencia.

Procedimientos automatizados

Hay numerosos monitores de medición continua diferentes en el mercado para dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y ozono. En su mayor parte se utilizan particularmente en redes de medición. Las características más importantes de los métodos individuales se recogen en la tabla 3.

Tabla 3. Procedimientos de medición automatizados para gases inorgánicos

Material

Principio de medición

Comentarios

SO2

Reacción conductimétrica del SO2 con H2O2 en H diluido2SO4; medición del aumento de la conductividad

Exclusión de interferencias con filtro selectivo (KHSO4/AgNO3)

SO2

fluorescencia ultravioleta; excitación de SO2 moléculas con radiación UV (190–230 nm); medición de la radiación de fluorescencia

Interferencias, por ejemplo, por hidrocarburos,
debe eliminarse con sistemas de filtrado apropiados

NO NO2

quimioluminiscencia; reacción de NO con O3 a NO2; detección de radiación quimioluminiscente con fotomultiplicador

NO2 solo indirectamente medible; uso de convertidores para reducción de NO2 a NO; medición de NO y NOx
(=NO+NO2) en canales separados

CO

Absorción infrarroja no dispersiva;
medición de la absorción IR con
detector específico contra celda de referencia

Referencia: (a) celda con N2; (b) aire ambiente después de la eliminación de CO; (c) eliminación óptica de la absorción de CO (correlación del filtro de gas)

O3

absorción ultravioleta; lámpara de Hg de baja presión como fuente de radiación (253.7 nm); registro de absorción UV de acuerdo con la ley de Lambert-Beer; detector: fotodiodo de vacío, válvula fotosensible

Referencia: aire ambiente después de la eliminación de ozono (p. ej., Cu/MnO2)

O3

quimioluminiscencia; reacción de O3 con eteno a formaldehído; detección de radiación quimioluminiscente con
fotomultiplicador

Buena selectividad; etileno necesario como gas reactivo

 

Debe enfatizarse aquí que todos los procedimientos de medición automáticos basados ​​en principios químico-físicos deben calibrarse utilizando procedimientos de referencia (manuales). Dado que los equipos automáticos de las redes de medida suelen funcionar durante largos periodos de tiempo (p. ej., varias semanas) sin supervisión humana directa, es indispensable que su correcto funcionamiento se compruebe de forma periódica y automática. Esto generalmente se hace usando gases cero y de prueba que pueden ser producidos por varios métodos (preparación de aire ambiente, cilindros de gas a presión, permeación, difusión, dilución estática y dinámica).

Procedimientos de medición de contaminantes atmosféricos formadores de polvo y su composición

Entre las partículas contaminantes del aire, se diferencian las precipitaciones de polvo y las partículas en suspensión (MPS). La caída de polvo consiste en partículas más grandes, que se hunden en el suelo debido a su tamaño y grosor. SPM incluye la fracción de partículas que se dispersa en la atmósfera de manera cuasi-estable y cuasi-homogénea y por lo tanto permanece suspendida por un tiempo determinado.

Medición de material particulado en suspensión y compuestos metálicos en SPM

Como es el caso de las mediciones de contaminantes atmosféricos gaseosos, se pueden diferenciar los procedimientos de medición continuos y discontinuos para SPM. Por regla general, el SPM se separa primero en filtros de fibra de vidrio o de membrana. Sigue una determinación gravimétrica o radiométrica. Dependiendo del muestreo, se puede distinguir entre un procedimiento para medir el SPM total sin fraccionamiento según el tamaño de las partículas y un procedimiento de fraccionamiento para medir el polvo fino.

Las ventajas y desventajas de las mediciones de polvo fraccionado en suspensión son discutidas internacionalmente. En Alemania, por ejemplo, todos los límites de umbral y los estándares de evaluación se basan en el total de partículas en suspensión. Esto significa que, en su mayor parte, solo se realizan mediciones de SPM totales. En Estados Unidos, por el contrario, es muy común el llamado procedimiento PM-10 (partículas £ 10μm). En este procedimiento solo se incluyen partículas con un diámetro aerodinámico de hasta 10 μm (50 por ciento de porción de inclusión), que son inhalables y pueden ingresar a los pulmones. El plan es introducir el procedimiento PM-10 en la Unión Europea como procedimiento de referencia. El costo de las mediciones fraccionadas de SPM es considerablemente mayor que el de la medición del polvo suspendido total, porque los dispositivos de medición deben estar equipados con cabezales de muestreo especiales, de construcción costosa que requieren un mantenimiento costoso. La Tabla 4 contiene detalles sobre los procedimientos de medición de SPM más importantes.

Tabla 4. Procedimientos de medición de partículas en suspensión (SPM)

Procedimiento

Principio de medición

Comentarios

Pequeño dispositivo de filtro

muestreo no fraccionado; caudal de aire 2.7–2.8 m3/h; diámetro del filtro 50 mm; análisis gravimétrico

Fácil de manejar; reloj de control;
dispositivo operable con PM-10
preseparador

dispositivo LIB

muestreo no fraccionado; caudal de aire 15-16 m3/h; diámetro del filtro 120 mm; análisis gravimétrico

Separación de polvo grande
cantidades; ventajoso para
análisis de componentes del polvo;
reloj de control

Muestreador de alto volumen

Inclusión de partículas hasta aprox. 30 micras de diámetro; caudal de aire aprox. 100 metros3/h; diámetro del filtro 257 mm; análisis gravimétrico

Separación de polvo grande
cantidades, ventajosas para
análisis de componentes del polvo;
nivel de ruido relativamente alto

FH 62 yo

Dispositivo de medición de polvo radiométrico continuo; muestreo sin fraccionamiento; caudal de aire 1 o 3 m3/h; registro de la masa de polvo separada en una banda de filtro midiendo la atenuación de la radiación β (criptón 85) al pasar por el filtro expuesto (cámara de ionización)

Calibración gravimétrica por espolvoreado de filtros individuales; dispositivo también operable con preseparador PM-10

Medidor de polvo BETA F 703

Dispositivo de medición de polvo radiométrico continuo; muestreo no fraccionado; caudal de aire 3 m3/h; registro de la masa de polvo separada en una banda de filtro midiendo la atenuación de la radiación β (carbono 14) al pasar a través del filtro expuesto (tubo contador Geiger Müller)

Calibración gravimétrica por espolvoreado de filtros individuales; dispositivo también operable con preseparador PM-10

TEOM 1400

Dispositivo de medición continua de polvo; muestreo no fraccionado; caudal de aire 1 m3/h; polvo recogido en un filtro, que forma parte de un sistema vibratorio autorresonante, en corriente lateral (3 l/min); registro de la disminución de la frecuencia debido al aumento de la carga de polvo en el filtro

Relación entre frecuencia
descenso y la masa de polvo debe ser
establecido a través de la calibración

 

 

 

Recientemente, también se han desarrollado cambiadores de filtros automáticos que contienen una mayor cantidad de filtros y los suministran al muestreador, uno tras otro, en intervalos de tiempo. Los filtros expuestos se almacenan en un cargador. Los límites de detección para los procedimientos de filtrado se encuentran entre 5 y 10 μg/m3 de polvo, por regla general.

Finalmente, se debe mencionar el procedimiento de humo negro para las mediciones de SPM. Procedente de Gran Bretaña, se ha incorporado a las directrices de la UE para SO2 y polvo en suspensión. En este procedimiento, el ennegrecimiento del filtro revestido se mide con un fotómetro réflex después del muestreo. Los valores de humo negro así obtenidos fotométricamente se convierten en unidades gravimétricas (μg/m3) con la ayuda de una curva de calibración. Dado que esta función de calibración depende en gran medida de la composición del polvo, especialmente de su contenido de hollín, la conversión a unidades gravimétricas es problemática.

Hoy en día, los compuestos metálicos a menudo se determinan de forma rutinaria en muestras de inmisión de polvo en suspensión. En general, la recolección del polvo en suspensión en los filtros es seguida por una disolución química de los polvos separados, ya que los pasos analíticos finales más comunes presuponen convertir los compuestos metálicos y metaloides en una solución acuosa. En la práctica, los métodos más importantes con diferencia son la espectroscopia de absorción atómica (AAS) y la espectroscopia con excitación de plasma (ICP-OES). Otros procedimientos para determinar compuestos metálicos en polvo en suspensión son el análisis de fluorescencia de rayos X, la polarografía y el análisis de activación de neutrones. Aunque los compuestos metálicos se han medido durante más de una década como un componente de SPM en el aire exterior en ciertos sitios de medición, quedan importantes preguntas sin respuesta. Por lo tanto, el muestreo convencional mediante la separación del polvo suspendido en los filtros asume que la separación de los compuestos de metales pesados ​​en el filtro es completa. Sin embargo, se han encontrado indicaciones anteriores en la literatura que cuestionan esto. Los resultados son muy heterogéneos.

Otro problema radica en el hecho de que diferentes formas de compuestos, o compuestos individuales de los elementos respectivos, no pueden distinguirse en el análisis de compuestos metálicos en polvo en suspensión utilizando los procedimientos de medición convencionales. Si bien en muchos casos se pueden realizar determinaciones totales adecuadas, sería deseable una diferenciación más completa con ciertos metales especialmente cancerígenos (As, Cd, Cr, Ni, Co, Be). A menudo hay grandes diferencias en los efectos cancerígenos de los elementos y sus compuestos individuales (p. ej., los compuestos de cromo en los niveles de oxidación III y VI, solo los del nivel VI son cancerígenos). En tales casos, sería deseable una medición específica de los compuestos individuales (análisis de especies). A pesar de la importancia de este problema, solo se están realizando los primeros intentos de análisis de especies en la técnica de medición.

Medición de caída de polvo y compuestos metálicos en caída de polvo

Se utilizan dos métodos fundamentalmente diferentes para recoger la caída de polvo:

  • muestreo en recipientes colectores
  • muestreo en superficies adhesivas.

 

Un procedimiento popular para medir la caída de polvo (polvo depositado) es el llamado procedimiento de Bergerhoff. En este procedimiento, toda la precipitación atmosférica (deposiciones secas y húmedas) se recoge durante 30 ± 2 días en recipientes a una altura de entre 1.5 y 2.0 metros sobre el suelo (deposición a granel). Luego, los recipientes colectores se llevan al laboratorio y se preparan (se filtran, se evapora el agua, se secan, se pesan). El resultado se calcula en base a la superficie del recipiente colector y el tiempo de exposición en gramos por metro cuadrado y día (g/m2d). El límite de detección relativo es de 0.035 g/m2d.

Los procedimientos adicionales para recolectar polvo incluyen el dispositivo Liesegang-Löbner y métodos que recolectan el polvo depositado en láminas adhesivas.

Todos los resultados de las mediciones de caída de polvo son valores relativos que dependen del aparato utilizado, ya que la separación del polvo está influenciada por las condiciones de flujo en el dispositivo y otros parámetros. Las diferencias en los valores de medición obtenidos con los diferentes procedimientos pueden llegar al 50 por ciento.

También es importante la composición del polvo depositado, como el contenido de plomo, cadmio y otros compuestos metálicos. Los procedimientos analíticos utilizados para esto son básicamente los mismos que los utilizados para el polvo en suspensión.

Medición de materiales especiales en forma de polvo

Los materiales especiales en forma de polvo incluyen asbesto y hollín. La recolección de fibras como contaminantes del aire es importante ya que el asbesto ha sido clasificado como un material cancerígeno confirmado. Las fibras con un diámetro de D ≤ 3 μm y una longitud de L ≥ 5 μm, donde L:D ≥ 3, se consideran cancerígenas. Los procedimientos de medición de materiales fibrosos consisten en contar, bajo el microscopio, las fibras que han sido separadas en filtros. Solo se pueden considerar los procedimientos de microscopía electrónica para las mediciones del aire exterior. Las fibras se separan en filtros porosos recubiertos de oro. Antes de la evaluación en un microscopio de barrido electrónico, la muestra se libera de sustancias orgánicas mediante incineración de plasma directamente en el filtro. Las fibras se cuentan en parte de la superficie del filtro, se eligen aleatoriamente y se clasifican por geometría y tipo de fibra. Con la ayuda del análisis de rayos X por dispersión de energía (EDXA), las fibras de asbesto, las fibras de sulfato de calcio y otras fibras inorgánicas se pueden diferenciar sobre la base de la composición elemental. Todo el procedimiento es extremadamente costoso y requiere el mayor cuidado para lograr resultados confiables.

El hollín en forma de partículas emitidas por los motores diésel se ha vuelto relevante ya que el hollín diésel también se clasificó como cancerígeno. Debido a su composición cambiante y compleja y al hecho de que también se emiten varios componentes de otras fuentes, no existe un procedimiento de medición específico para el hollín de diésel. Sin embargo, para decir algo concreto sobre las concentraciones en el aire ambiente, el hollín se define convencionalmente como carbono elemental, como parte del carbono total. Se mide después del muestreo y una etapa de extracción y/o desorción térmica. La determinación del contenido de carbono se produce mediante la combustión en una corriente de oxígeno y la titulación culombimétrica o la detección IR no dispersiva del dióxido de carbono formado en el proceso.

El llamado etalómetro y el sensor de aerosol fotoeléctrico también se utilizan, en principio, para medir el hollín.

Medición de deposiciones húmedas

Junto con la deposición seca, la deposición húmeda en la lluvia, la nieve, la niebla y el rocío constituyen los medios más importantes por los cuales los materiales dañinos ingresan al suelo, el agua o las superficies de las plantas desde el aire.

Para distinguir claramente la deposición húmeda en lluvia y nieve (la niebla y el rocío presentan problemas especiales) de la medición de la deposición total (deposición a granel, consulte la sección "Medición de polvo y compuestos metálicos" más arriba) y la deposición seca, los colectores de lluvia, cuyo la abertura de recolección está cubierta cuando no llueve (toma de muestras solo húmeda), se utilizan para el muestreo. Con los sensores de lluvia, que en su mayoría funcionan según el principio de los cambios de conductividad, la cubierta se abre cuando comienza a llover y se vuelve a cerrar cuando deja de llover.

Las muestras se transfieren a través de un embudo (área abierta aprox. 500 cm2 y más) en un contenedor de recolección oscuro y, si es posible, aislado (de vidrio o polietileno solo para componentes inorgánicos).

En general, el análisis del agua recolectada en busca de componentes inorgánicos se puede realizar sin preparación de muestras. El agua debe centrifugarse o filtrarse si está visiblemente turbia. La conductividad, el valor de pH y los aniones importantes (NO3 , ASI QUE4 2- Cl) y cationes (Ca2+K+, Mg2+, N / A+, NH4 + y así sucesivamente) se miden de forma rutinaria. Compuestos traza inestables y estados intermedios como H2O2 o HSO3 también se miden con fines de investigación.

Para el análisis, se utilizan procedimientos que generalmente están disponibles para soluciones acuosas, como conductimetría para conductividad, electrodos para valores de pH, espectroscopia de adsorción de átomos para cationes (consulte la sección "Medición de materiales especiales en forma de polvo", más arriba) y, cada vez más, cromatografía de intercambio iónico. con detección de conductividad para aniones.

Los compuestos orgánicos se extraen del agua de lluvia con, por ejemplo, diclorometano, o se soplan con argón y se adsorben con tubos Tenax (solo materiales altamente volátiles). Luego, los materiales se someten a un análisis de cromatografía de gases (consulte "Procedimientos de medición de contaminantes orgánicos del aire", a continuación).

La deposición seca se correlaciona directamente con las concentraciones en el aire ambiente. Sin embargo, las diferencias de concentración de materiales nocivos transportados por el aire en la lluvia son relativamente pequeñas, por lo que para medir la deposición húmeda, las redes de medición de malla ancha son adecuadas. Ejemplos de ello es la red de medida europea EMEP, en la que se recogen la entrada de iones sulfato y nitrato, determinados cationes y valores de pH de precipitación en aproximadamente 90 estaciones. También hay extensas redes de medición en América del Norte.

Procedimientos de medición óptica de larga distancia

Mientras que los procedimientos descritos hasta ahora captan la contaminación del aire en un punto, los procedimientos ópticos de medición a larga distancia miden de manera integrada sobre caminos de luz de varios kilómetros o determinan la distribución espacial. Utilizan las características de absorción de los gases en la atmósfera en el rango espectral UV, visible o IR y se basan en la ley de Lambert-Beer, según la cual el producto de la trayectoria de la luz y la concentración son proporcionales a la extinción medida. Si el emisor y el receptor de la instalación de medición cambian la longitud de onda, se pueden medir varios componentes en paralelo o secuencialmente con un dispositivo.

En la práctica, los sistemas de medición identificados en la tabla 5 juegan el papel más importante.

Tabla 5. Procedimientos de medición de larga distancia

Procedimiento

Aplicación

Ventajas desventajas

Fourier
transformar
infrarrojo
espectroscopia (FTIR)

Alcance IR (aprox. 700–3,000 cm-1), camino de luz de varios cientos de metros.
Supervisa fuentes superficiales difusas (valla óptica), mide compuestos orgánicos individuales

+ Sistema multicomponente
+ dl unos ppb
- Costoso

Diferencial
óptico
absorción
espectrometría (DOAS)

Sendero ligero a varios km; medidas SO2, Yo no he2, benceno, HNO3; monitorea fuentes lineales y superficiales, utilizadas en redes de medición

+ Fácil de manejar 
+ Prueba de rendimiento exitosa
+ Sistema multicomponente
– Alta dl en condiciones de poca visibilidad (por ejemplo, niebla)

Larga distancia
absorción láser
espectroscopia (TDLAS)

Área de investigación, en cubetas de baja presión para OH-

+ Alta sensibilidad (a ppt)
+ Mide compuestos traza inestables
- Alto costo
- Difícil de manejar

Diferencial
Absorción
LIDAR (DIAL)

Supervisa fuentes de superficie, mediciones de inmisión de gran superficie

+ Mediciones de espacio

+ Medidas inaccesibles
lugares (p. ej., rastros de gas de humo)
- Costoso
– Espectro de componente limitado (SO2, La3, Yo no he2)

LIDAR = Detección de luz y alcance; DIAL = LIDAR de absorción diferencial.

 

Procedimientos de medición de contaminantes orgánicos del aire

La medición de la contaminación del aire que contiene componentes orgánicos se complica principalmente por la variedad de materiales en esta clase de compuestos. Varios cientos de componentes individuales con características toxicológicas, químicas y físicas muy diferentes están amparados bajo el título general de “contaminantes atmosféricos orgánicos” en los registros de emisiones y planes de calidad del aire de las zonas congestionadas.

Especialmente debido a las grandes diferencias en el impacto potencial, la recopilación de componentes individuales relevantes ha reemplazado cada vez más a los procedimientos de suma utilizados anteriormente (por ejemplo, detector de ionización de llama, procedimiento de carbono total), cuyos resultados no pueden evaluarse toxicológicamente. El método FID, sin embargo, ha conservado cierta importancia en relación con una columna de separación corta para separar el metano, que es fotoquímicamente poco reactivo, y para recoger los compuestos orgánicos volátiles precursores (COV) para la formación de fotooxidantes.

La necesidad frecuente de separar las mezclas complejas de los compuestos orgánicos en componentes individuales relevantes hace que la medición sea prácticamente un ejercicio de cromatografía aplicada. Los procedimientos cromatográficos son los métodos de elección cuando los compuestos orgánicos son suficientemente estables, térmica y químicamente. Para los materiales orgánicos con grupos funcionales reactivos, los procedimientos separados que utilizan las características físicas de los grupos funcionales o las reacciones químicas para la detección siguen siendo válidos.

Los ejemplos incluyen el uso de aminas para convertir aldehídos en hidrazonas, con la posterior medición fotométrica; derivatización con 2,4-dinitrofenilhidrazina y separación de la 2,4-hidrazona que se forma; o formar colorantes azoicos con p-nitroanilina para la detección de fenoles y cresoles.

Entre los procedimientos cromatográficos, la cromatografía de gases (GC) y la cromatografía líquida de alta presión (HPLC) se emplean con mayor frecuencia para separar mezclas a menudo complejas. Para la cromatografía de gases, hoy en día se utilizan casi exclusivamente columnas de separación con diámetros muy estrechos (aprox. 0.2 a 0.3 mm y aprox. 30 a 100 m de largo), las denominadas columnas capilares de alta resolución (HRGC). Se dispone de una serie de detectores para encontrar los componentes individuales después de la columna de separación, como el mencionado FID, el ECD (detector de captura de electrones, específico para sustitutos electrofílicos como el halógeno), el PID (detector de fotoionización, que es especialmente sensible a los hidrocarburos aromáticos y otros sistemas de electrones p), y el NPD (detector termoiónico específico para compuestos de nitrógeno y fósforo). La HPLC utiliza detectores especiales de flujo continuo que, por ejemplo, están diseñados como la cubeta de flujo continuo de un espectrómetro UV.

Especialmente eficaz, pero también especialmente caro, es el uso de un espectrómetro de masas como detector. La identificación realmente cierta, especialmente con mezclas desconocidas de compuestos, a menudo solo es posible a través del espectro de masas del compuesto orgánico. La información cualitativa del llamado tiempo de retención (tiempo que permanece el material en la columna) que contiene el cromatograma con detectores convencionales se complementa con la detección específica de los componentes individuales mediante fragmentogramas de masa con alta sensibilidad de detección.

El muestreo debe ser considerado antes del análisis real. La elección del método de muestreo está determinada principalmente por la volatilidad, pero también por el rango de concentración esperado, la polaridad y la estabilidad química. Además, con compuestos no volátiles, se debe elegir entre mediciones de concentración y deposición.

La Tabla 6 proporciona una descripción general de los procedimientos comunes en el control del aire para el enriquecimiento activo y el análisis cromatográfico de compuestos orgánicos, con ejemplos de aplicaciones.

Tabla 6. Descripción general de los procedimientos comunes de medición cromatográfica de la calidad del aire de compuestos orgánicos (con ejemplos de aplicaciones)

Grupo de materiales

Concentración
distancia

Muestreo, preparación

Paso analítico final

Hidrocarburos C1-C9

mg/mXNUMX3

Ratones de gas (muestreo rápido), jeringa hermética a los gases, atrapamiento en frío frente a la columna capilar (enfoque), desorción térmica

GC/FID

Hidrocarburos de bajo punto de ebullición, altamente
hidrocarburos halogenados volátiles

ng/mXNUMX3–ug/m3

Cilindro de acero de alta calidad al vacío y pasivado (también para mediciones de aire limpio)
Despacho de muestreo a través de circuitos de gas, atrapamiento en frío, desorción térmica

GC/FID/ECD/PID

Compuestos organicos en punto de ebullicion
rango C6-C30 (60–350 ºC)

mg/mXNUMX3

Adsorción en carbón activado, (a) desorción con CS2 (b) desorción con solventes (c) análisis de espacio de cabeza

Capilar
GC/FID

Compuestos organicos en punto de ebullicion
rango 20–300 ºC

ng/mXNUMX3–ug/m3

Adsorción en polímeros orgánicos (p. ej., Tenax) o tamiz de carbono molecular (carbopack), desorción térmica con atrapamiento en frío frente a la columna capilar (enfoque) o extracción con solvente

Capilar
GC/FID/ECD/MS

Modificación para bajo punto de ebullición
compuestos (a partir de –120 ºC)

ng/mXNUMX3–ug/m3

Adsorción en polímeros enfriados (por ejemplo, tubo de termogradiente), enfriado a –120 ºC, uso de carbopack

Capilar
GC/FID/ECD/MS

Compuestos orgánicos de alto punto de ebullición
parcialmente unido a partículas
(especialmente HAP, PCB, PCDD/PCDF),
alto volumen de muestreo

fg/m3–ng/m3

Muestreo en filtros (p. ej., dispositivo de filtro pequeño o muestreador de gran volumen) con cartuchos de poliuretano posteriores para la porción gaseosa, desorción con disolvente del filtro y poliuretano, varios pasos de purificación y preparación, para PAH también sublimación

Capilar
GC-GCMS
(PCDD/PCDF),
GC-FID capilar o
EM (HAP), HPLC
fluorescencia
detector (HAP)

compuestos orgánicos de alto punto de ebullición,
especialmente PCDD, PCDF, PBDD, PBDF,
bajo volumen de muestreo

fg/m3–ng/m3

Adsorción sobre polímeros orgánicos (p. ej., cilindro de espuma de poliuretano) con filtros previos (p. ej., fibra de vidrio) o inorg. adsorber (p. ej., gel de sílice), extracción con disolventes, varios pasos preparatorios y de purificación (incluida la cromatografía multicolumna), derivatización de clorofenoles

HRGC/ECD

Compuestos orgánicos de alto punto de ebullición
unido a partículas, por ejemplo, componentes
de aerosoles orgánicos, deposición
cualquier

ng/mXNUMX3
ng–μg/g
aerosol
pg-ng/m2 día

Separación de aerosoles en filtros de fibra de vidrio (por ejemplo, muestreador de alto o bajo volumen) o recolección de polvo en superficies estandarizadas, extracción con solventes (para la deposición también del agua filtrada restante), varios pasos de purificación y preparación

HRGC/MS
HPLC (para HAP)

GC = cromatografía de gases; GCMS = GC/espectroscopia de masas; FID = detector de ionización de llama; HRGC/ECD = GC/ECD de alta resolución; ECD = detector de captura de electrones; HPLC = cromatografía líquida de alta resolución. PID = detector de fotoionización.

 

Las mediciones de deposición de compuestos orgánicos con baja volatilidad (por ejemplo, dibenzodioxinas y dibenzofuranos (PCDD/PCDF), hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH)) están ganando importancia desde la perspectiva del impacto ambiental. Dado que los alimentos son la principal fuente de ingesta humana, el material transportado por el aire transferido a las plantas alimenticias es de gran importancia. Sin embargo, existe evidencia de que la transferencia de material a través de la deposición de partículas es menos importante que la deposición seca de compuestos cuasi-gaseosos.

Para medir la deposición total, se utilizan dispositivos estandarizados para la precipitación de polvo (p. ej., procedimiento de Bergerhoff), que han sido ligeramente modificados por oscurecimiento como protección contra la entrada de luz intensa. Importantes problemas técnicos de medición, como la resuspensión de partículas ya separadas, la evaporación o la posible descomposición fotolítica, ahora se están investigando sistemáticamente para mejorar los procedimientos de muestreo menos que óptimos para compuestos orgánicos.

Investigaciones Olfatométricas

Las investigaciones de inmisión olfatométrica se utilizan en el monitoreo para cuantificar las quejas de olores y determinar la contaminación de referencia en los procedimientos de concesión de licencias. Sirven principalmente para evaluar si los olores existentes o anticipados deben clasificarse como significativos.

En principio, se pueden diferenciar tres enfoques metodológicos:

  • medición de la concentración de emisión (número de unidades de olor) con un olfatómetro y posterior modelización de la dispersión
  • medición de componentes individuales (p. ej., NH3) o mezclas de compuestos (por ejemplo, cromatografía de gases de vertederos), si estos caracterizan adecuadamente el olor
  • determinaciones de olor por medio de inspecciones.

 

La primera posibilidad combina la medición de emisiones con la modelización y, en sentido estricto, no puede clasificarse bajo el término monitoreo de la calidad del aire. En el tercer método, la nariz humana se utiliza como detector con una precisión significativamente reducida en comparación con los métodos físico-químicos.

Los detalles de las inspecciones, los planes de medición y la evaluación de los resultados están contenidos, por ejemplo, en las normas de protección ambiental de algunos estados alemanes.

Procedimientos de medición de detección

A veces se utilizan procedimientos de medición simplificados para estudios preparatorios (detección). Los ejemplos incluyen muestreadores pasivos, tubos de ensayo y procedimientos biológicos. Con muestreadores pasivos (difusivos), el material a analizar se recolecta con procesos de flujo libre como difusión, permeación o adsorción en formas simples de colectores (tubos, placas) y se enriquece en filtros impregnados, mallas u otros medios de adsorción. Por lo tanto, no se produce el llamado muestreo activo (aspiración del aire de muestra a través de una bomba). La cantidad de material enriquecido, determinada analíticamente según un tiempo de exposición definido, se convierte en unidades de concentración sobre la base de leyes físicas (por ejemplo, de difusión) con la ayuda del tiempo de recolección y los parámetros geométricos del colector. La metodología proviene del campo de la salud ocupacional (muestreo personal) y la medición del aire interior, pero se utiliza cada vez más para medir la concentración de contaminantes en el aire ambiente. Se puede encontrar una descripción general en Brown 1993.

Los tubos detectores se utilizan a menudo para el muestreo y el análisis preparatorio rápido de gases. Se succiona cierto volumen de aire de prueba a través de un tubo de vidrio que se llena con un reactivo de adsorción que se corresponde con el objetivo de la prueba. El contenido del tubo cambia de color dependiendo de la concentración del material a determinar presente en el aire de prueba. Los tubos de ensayo pequeños se utilizan a menudo en el campo de la supervisión del lugar de trabajo o como un procedimiento rápido en casos de accidentes, como incendios. No se utilizan para mediciones rutinarias de la concentración de contaminantes del aire ambiente debido a los límites de detección generalmente demasiado altos y la selectividad demasiado limitada. Los tubos de prueba detectores están disponibles para numerosos materiales en varios rangos de concentración.

Entre los procedimientos biológicos, se han aceptado dos métodos en el control de rutina. Con el procedimiento estandarizado de exposición de líquenes, la tasa de mortalidad del liquen se determina durante el tiempo de exposición de 300 días. En otro procedimiento, se expone pasto francés durante 14 ± 1 días. Luego se determina la cantidad de crecimiento. Ambos procedimientos sirven como determinaciones resumidas de los efectos de la concentración de contaminantes del aire.

Redes de Monitoreo de la Calidad del Aire

En todo el mundo se utilizan los más variados tipos de redes de calidad del aire. Debe establecerse una distinción entre las redes de medición, que consisten en estaciones de medición automáticas y controladas por computadora (recipientes de medición), y las redes de medición virtuales, que solo definen las ubicaciones de medición para varios tipos de mediciones de concentración de contaminantes atmosféricos en forma de cuadrícula preestablecida. Las tareas y concepciones de las redes de medición se discutieron anteriormente.

Redes de monitoreo continuo

Las redes de medición en funcionamiento continuo se basan en estaciones de medición automáticas y sirven principalmente para monitorear la calidad del aire en áreas urbanas. Se miden los contaminantes del aire como el dióxido de azufre (SO2), polvo, monóxido de nitrógeno (NO), dióxido de nitrógeno (NO2), monóxido de carbono (CO), ozono (O3), y hasta cierto punto también la suma de los hidrocarburos (metano libre, CnHm) o componentes orgánicos individuales (p. ej., benceno, tolueno, xilenos). Además, según las necesidades, se incluyen parámetros meteorológicos como la dirección del viento, la velocidad del viento, la temperatura del aire, la humedad relativa, las precipitaciones, la radiación global o el balance de radiación.

El equipo de medición operado en las estaciones de medición generalmente consiste en un analizador, una unidad de calibración y un sistema electrónico de control y dirección, que monitorea todo el equipo de medición y contiene una interfaz estandarizada para la recopilación de datos. Además de los valores de medición, el equipo de medición proporciona las llamadas señales de estado sobre errores y el estado operativo. La calibración de los dispositivos se comprueba automáticamente por ordenador a intervalos regulares.

Por regla general, las estaciones de medición están conectadas con líneas de datos fijas, conexiones de marcación u otros sistemas de transferencia de datos a una computadora (computadora de proceso, estación de trabajo o PC, según el alcance del sistema) en la que se ingresan, procesan y procesan los resultados de la medición. desplegado. Las computadoras de la red de medición y, si es necesario, el personal especialmente capacitado monitorean continuamente si se exceden varios límites de umbral. De esta manera, las situaciones críticas de calidad del aire pueden reconocerse en cualquier momento. Esto es muy importante, especialmente para monitorear situaciones críticas de smog en invierno y verano (fotooxidantes) y para información pública actual.

Redes de medición para mediciones de muestras aleatorias

Más allá de la red de medición telemétrica, se utilizan en mayor o menor grado otros sistemas de medición para monitorear la calidad del aire. Los ejemplos incluyen redes de medición (ocasionalmente parcialmente automatizadas) para determinar:

  • deposición de polvo y sus componentes
  • polvo suspendido (SPM) y sus componentes
  • hidrocarburos e hidrocarburos clorados
  • materiales orgánicos de baja volatilidad (dioxinas, furanos, bifenilos policlorados).

 

Una serie de sustancias así medidas han sido clasificadas como cancerígenas, como los compuestos de cadmio, los PAH o el benceno. Por lo tanto, monitorearlos es particularmente importante.

Para brindar un ejemplo de un programa integral, la tabla 7 resume el monitoreo de la calidad del aire que se lleva a cabo sistemáticamente en Renania del Norte-Westfalia, que con 18 millones de habitantes es el estado más poblado de Alemania.

Tabla 7. Monitoreo sistemático de la calidad del aire en Renania del Norte-Westfalia (Alemania)

Medición continua
te

Parcialmente automatizado
sistema de medición

Medición discontinua
sistema/multicomponente
medidas

dióxido de azufre
Monóxido de nitrógeno
Dioxido de nitrogeno
Monóxido de carbono
Partículas en suspensión
materia (SPM)
Ozone
Hidrocarburos
Dirección del viento
Velocidad del viento
Temperatura del aire
Presión del aire
Humedad relativa
Balance de radiación
Precipitación

Composición SPM:
Lidera
Cadmio
Níquel
Cobre
Plancha para ropa
Arsénico
Berilio
Benzo [a]pireno
Benzo [e]pireno
Benzo [a]antraceno
Dibenzo[un, h]antraceno
Benzo [ghi)perileno
coronel

benceno y otros
hidrocarburos
hidrocarburos halogenados
Deposición de polvo y
composición del material
Hollín
Bifenilos policlorados
Polihalogenado
dibenzodioxinas y
dibenzofuranos
(PCDD/PCDF)

 

Atrás

Miércoles, marzo de 09 2011 15: 48

Control de polución de aire

Gestión de la Contaminación Atmosférica

El objetivo de un administrador de un sistema de control de la contaminación del aire es garantizar que las concentraciones excesivas de contaminantes del aire no alcancen un objetivo susceptible. Los objetivos podrían incluir personas, plantas, animales y materiales. En todos los casos debemos preocuparnos por los más sensibles de cada uno de estos colectivos. Los contaminantes del aire pueden incluir gases, vapores, aerosoles y, en algunos casos, materiales biopeligrosos. Un sistema bien diseñado evitará que un objetivo reciba una concentración dañina de un contaminante.

La mayoría de los sistemas de control de la contaminación del aire involucran una combinación de varias técnicas de control, generalmente una combinación de controles tecnológicos y controles administrativos, y en fuentes más grandes o más complejas puede haber más de un tipo de control tecnológico.

Idealmente, la selección de los controles apropiados se hará en el contexto del problema a resolver.

  • ¿Qué se emite, en qué concentración?
  • ¿Cuáles son los objetivos? ¿Cuál es el objetivo más susceptible?
  • ¿Cuáles son los niveles aceptables de exposición a corto plazo?
  • ¿Cuáles son los niveles aceptables de exposición a largo plazo?
  • ¿Qué combinación de controles debe seleccionarse para garantizar que no se excedan los niveles de exposición a corto y largo plazo?

 

En la tabla 1 se describen los pasos de este proceso.

 


Tabla 1. Pasos en la selección de controles de contaminación

 

 

Paso 1:
Definición
las emisiones.

La primera parte es determinar qué se liberará de la pila.
Se deben enumerar todas las emisiones potencialmente dañinas. La segunda parte es para
estimar la cantidad de cada material que se liberará. Sin esto
información, el gerente no puede empezar a diseñar un programa de control.

Paso 2:
Definición
grupos destinatarios.

Todos los objetivos susceptibles deben ser identificados. Esto incluye personas, animales, plantas y materiales. En cada caso, se debe identificar al miembro más susceptible de cada grupo. Por ejemplo, asmáticos cerca de una planta que emite isocianatos.

Paso 3:
Determinar
aceptable
niveles de exposición.*

Debe establecerse un nivel aceptable de exposición para el grupo objetivo más sensible.
estar establesido. Si el contaminante es un material que tiene efectos acumulativos,
como un carcinógeno, se deben establecer niveles de exposición a largo plazo (anuales). Si el contaminante tiene efectos a corto plazo, como un irritante o un sensibilizador, se debe establecer un nivel de exposición a corto plazo o tal vez máximo.**

Paso 4:
Seleccione
controles

El Paso 1 identifica las emisiones y el Paso 3 determina el nivel aceptable.
niveles de exposición. En este paso, se verifica cada contaminante para asegurarse de que
no excede el nivel aceptable. Si excede el nivel aceptable,
se deben agregar controles adicionales y verificar nuevamente los niveles de exposición. Este proceso continúa hasta que todas las exposiciones están en o por debajo del nivel aceptable. El modelado de dispersión se puede utilizar para estimar exposiciones para plantas nuevas o para probar soluciones alternativas para instalaciones existentes.

* Al establecer los niveles de exposición en el Paso 3, debe recordarse que estas exposiciones son exposiciones totales, no solo las de la planta. Una vez que se ha establecido el nivel aceptable, los niveles de fondo y las contribuciones de otras plantas solo se restan para determinar la cantidad máxima que la planta puede emitir sin exceder el nivel de exposición aceptable. Si esto no se hace, y se permite que tres plantas emitan la cantidad máxima, los grupos objetivo estarán expuestos a tres veces el nivel aceptable.

** Algunos materiales, como los carcinógenos, no tienen un umbral por debajo del cual no se producirán efectos nocivos. Por lo tanto, siempre que se permita que parte del material escape al medio ambiente, habrá algún riesgo para las poblaciones objetivo. En este caso, no se puede establecer un nivel sin efecto (que no sea cero). En su lugar, se debe establecer un nivel de riesgo aceptable. Por lo general, esto se establece en el rango de 1 resultado adverso en 100,000 1,000,000 a XNUMX XNUMX XNUMX de personas expuestas.


 

Algunas jurisdicciones han hecho parte del trabajo al establecer estándares basados ​​en la concentración máxima de un contaminante que puede recibir un objetivo susceptible. Con este tipo de norma, el administrador no tiene que realizar los pasos 2 y 3, ya que la agencia reguladora ya lo hizo. Bajo este sistema, el administrador debe establecer solo los estándares de emisión no controlada para cada contaminante (Paso 1), y luego determinar qué controles son necesarios para cumplir con el estándar (Paso 4).

Al tener estándares de calidad del aire, los reguladores pueden medir las exposiciones individuales y así determinar si alguien está expuesto a niveles potencialmente dañinos. Se supone que los estándares establecidos bajo estas condiciones son lo suficientemente bajos para proteger al grupo objetivo más susceptible. Esta no es siempre una suposición segura. Como se muestra en la tabla 2, puede haber una amplia variación en los estándares comunes de calidad del aire. Los estándares de calidad del aire para el dióxido de azufre oscilan entre 30 y 140 μg/m3. Para materiales regulados con menos frecuencia, esta variación puede ser incluso mayor (1.2 a 1,718 μg/m3), como se muestra en la tabla 3 para el benceno. Esto no es sorprendente dado que la economía puede desempeñar un papel tan importante en el establecimiento de estándares como lo hace la toxicología. Si no se establece un estándar lo suficientemente bajo para proteger a las poblaciones susceptibles, nadie está bien servido. Las poblaciones expuestas tienen un sentimiento de falsa confianza y, sin saberlo, pueden ponerse en riesgo. Al principio, el emisor puede sentir que se ha beneficiado de un estándar indulgente, pero si los efectos en la comunidad requieren que la empresa rediseñe sus controles o instale nuevos controles, los costos podrían ser más altos que hacerlo correctamente la primera vez.

Tabla 2. Rango de estándares de calidad del aire para un contaminante del aire comúnmente controlado (dióxido de azufre)

países y territorios

Dióxido de azufre a largo plazo
estándares de calidad del aire (µg/m
3)

Australia

50

Canadá

30

Finlandia

40

Alemania

140

Hungría

70

Taiwán

133

 

Tabla 3. Rango de estándares de calidad del aire para un contaminante del aire menos controlado (benceno)

Estado de la Ciudad

Estándar de calidad del aire de 24 horas para
benceno (μg/m
3)

Connecticut

53.4

Massachusetts

1.2

Michigan

2.4

North Carolina

2.1

Nevada

254

New York

1,718

Philadelphia

1,327

Virginia

300

Los niveles se estandarizaron a un tiempo promedio de 24 horas para ayudar en las comparaciones.

(Adaptado de Calabrese y Kenyon 1991.)

 

A veces, este enfoque paso a paso para seleccionar los controles de contaminación del aire se cortocircuita y los reguladores y diseñadores van directamente a una "solución universal". Uno de estos métodos es la mejor tecnología de control disponible (BACT). Se supone que al usar la mejor combinación de depuradores, filtros y buenas prácticas de trabajo en una fuente de emisión, se logrará un nivel de emisiones lo suficientemente bajo como para proteger al grupo objetivo más susceptible. Con frecuencia, el nivel de emisión resultante estará por debajo del mínimo requerido para proteger los objetivos más susceptibles. De esta manera, todas las exposiciones innecesarias deben eliminarse. En la tabla 4 se muestran ejemplos de BACT.

Tabla 4. Ejemplos seleccionados de la mejor tecnología de control disponible (BACT) que muestran el método de control utilizado y la eficiencia estimada

Proceso

Contaminante

Método de control

Eficiencia estimada

Remediación del suelo

Hidrocarburos

oxidante térmico

99

Fábrica de celulosa kraft
caldera de recuperación

partículas

Electrostático
precipitador

99.68

Producción de humo
sílice

Monóxido de carbono

Buena práctica

50

Pintura de automóviles

Hidrocarburos

poscombustión del horno

90

Horno de arco eléctrico

partículas

Cámara de filtros

100

Refinería de petróleo,
craqueo catalítico

Partículas respirables

Ciclón + Venturi
depurador

93

incinerador medico

Cloruro de hidrogeno

Depurador húmedo + seco
depurador

97.5

Caldera de carbón

dióxido de azufre

Secador por pulverización +
amortiguador

90

Eliminación de residuos por
deshidratación y
incineración

partículas

Ciclón + condensador
+ Lavador Venturi +
depurador húmedo

95

Planta de asfalto

Hidrocarburos

oxidante térmico

99

 

BACT por sí solo no asegura niveles de control adecuados. Aunque este es el mejor sistema de control basado en controles de limpieza de gas y buenas prácticas operativas, BACT puede no ser lo suficientemente bueno si la fuente es una planta grande o si está ubicada junto a un objetivo sensible. Se debe probar la mejor tecnología de control disponible para garantizar que sea lo suficientemente buena. Los estándares de emisión resultantes deben verificarse para determinar si aún pueden ser dañinos o no, incluso con los mejores controles de limpieza de gases. Si los estándares de emisión siguen siendo dañinos, es posible que se deban considerar otros controles básicos, como la selección de procesos o materiales más seguros, o la reubicación en un área menos sensible.

Otra “solución universal” que pasa por alto algunos de los pasos son los estándares de rendimiento de la fuente. Muchas jurisdicciones establecen estándares de emisión que no se pueden exceder. Los estándares de emisión se basan en las emisiones en la fuente. Por lo general, esto funciona bien, pero al igual que BACT, pueden no ser confiables. Los niveles deben ser lo suficientemente bajos para mantener las emisiones máximas lo suficientemente bajas como para proteger a las poblaciones objetivo susceptibles de las emisiones típicas. Sin embargo, al igual que con la mejor tecnología de control disponible, es posible que esto no sea lo suficientemente bueno para proteger a todos donde hay grandes fuentes de emisión o poblaciones susceptibles cercanas. Si este es el caso, se deben utilizar otros procedimientos para garantizar la seguridad de todos los grupos objetivo.

Tanto BACT como los estándares de emisión tienen una falla básica. Asumen que si se cumplen ciertos criterios en la planta, los grupos objetivo estarán automáticamente protegidos. Esto no es necesariamente así, pero una vez que dicho sistema se convierte en ley, los efectos sobre el objetivo se vuelven secundarios al cumplimiento de la ley.

Los estándares de emisión BACT y fuente o los criterios de diseño deben usarse como criterios mínimos para los controles. Si el BACT o los criterios de emisión protegerán los objetivos susceptibles, entonces se pueden usar según lo previsto; de lo contrario, se deben usar otros controles administrativos.

Medidas de control

Los controles se pueden dividir en dos tipos básicos de controles: tecnológicos y administrativos. Los controles tecnológicos se definen aquí como el hardware colocado en una fuente de emisión para reducir los contaminantes en la corriente de gas a un nivel aceptable para la comunidad y que protegerá al objetivo más sensible. Los controles administrativos se definen aquí como otras medidas de control.

Controles tecnológicos

Los sistemas de limpieza de gas se colocan en la fuente, antes de la chimenea, para eliminar los contaminantes de la corriente de gas antes de liberarla al medio ambiente. La Tabla 5 muestra un breve resumen de las diferentes clases de sistemas de limpieza de gases.

Tabla 5. Métodos de limpieza de gases para eliminar gases, vapores y partículas nocivos de las emisiones de procesos industriales

Método de control

Ejemplos

Descripción

Eficiencia

Gases/Vapores

     

Condensación

Condensadores de contacto
Condensadores de superficie

El vapor se enfría y se condensa a un líquido. Esto es ineficiente y se usa como un preacondicionamiento para otros métodos.

80+% cuando la concentración >2,000 ppm

Absorción

Lavadores húmedos (empaquetados
o absorbentes de placas)

El gas o vapor se recoge en un líquido.

82–95% cuando la concentración <100 ppm
95–99 % cuando la concentración es >100 ppm

Adsorción

Carbono
Alúmina
El gel de sílice
Tamiz molecular

El gas o vapor se recoge en un sólido.

90+% cuando la concentración <1,000 ppm
95+% cuando la concentración >1,000 ppm

Incineración

Bengalas
Incinerador
Incinerador catalítico

Un gas o vapor orgánico se oxida calentándolo a una temperatura alta y manteniéndolo a esa temperatura durante un
periodo de tiempo suficiente.

No recomendado cuando
concentración <2,000 ppm
80+% cuando la concentración >2,000 ppm

partículas

     

Inercial
separadores

Ciclones

Los gases cargados de partículas se ven obligados a cambiar de dirección. La inercia de la partícula hace que se separen de la corriente de gas. Esto es ineficiente y se utiliza como
preacondicionador a otros métodos.

70-90%

Depuradores húmedos

Venturi
filtro mojado
Lavador de bandejas o tamices

Las gotas de líquido (agua) recogen las partículas por impacto, interceptación y difusión. Luego, las gotas y sus partículas se separan de la corriente de gas.

Para partículas de 5 μm, 98.5 % a 6.8 wg;
99.99+% a 50 wg
Para partículas de 1 μm, 45% a 6.8 wg; 99.95
a 50 wg

Electrostático
precipitadores

Placa-alambre
placa plana
Tubular
Moje

Las fuerzas eléctricas se utilizan para mover las partículas fuera de la corriente de gas hacia las placas de recolección.

95–99.5 % para partículas de 0.2 μm
99.25–99.9+ % para partículas de 10 μm

Filtros

Cámara de filtros

Un tejido poroso elimina las partículas de la corriente de gas. La torta de polvo poroso que se forma en la tela entonces en realidad
hace la filtración.

99.9 % para partículas de 0.2 μm
99.5 % para partículas de 10 μm

 

El limpiador de gas es parte de un sistema complejo que consta de campanas, conductos, ventiladores, limpiadores y chimeneas. El diseño, desempeño y mantenimiento de cada parte afecta el desempeño de todas las demás partes y del sistema como un todo.

Cabe señalar que la eficiencia del sistema varía ampliamente para cada tipo de limpiador, según su diseño, la entrada de energía y las características de la corriente de gas y el contaminante. Como resultado, las eficiencias de la muestra en la tabla 5 son solo aproximaciones. La variación en la eficiencia se demuestra con lavadores húmedos en la tabla 5. La eficiencia de recolección del lavador húmedo va desde el 98.5 % para partículas de 5 μm hasta el 45 % para partículas de 1 μm con la misma caída de presión en el lavador (6.8 pulgadas manométricas de agua (wg )). Para partículas del mismo tamaño, 1 μm, la eficiencia va del 45 por ciento a 6.8 wg al 99.95 a 50 wg. Como resultado, los limpiadores de gas deben adaptarse a la corriente de gas específica en cuestión. No se recomienda el uso de dispositivos genéricos.

Deposito de basura

Al seleccionar y diseñar sistemas de limpieza de gases, se debe prestar especial atención a la eliminación segura del material recolectado. Como se muestra en la tabla 6, algunos procesos producen grandes cantidades de contaminantes. Si la mayoría de los contaminantes son recogidos por el equipo de limpieza de gases, puede haber un problema de eliminación de desechos peligrosos.

Tabla 6. Ejemplos de tasas de emisión no controlada para procesos industriales seleccionados

fuente industrial

Tasa de emisión

horno eléctrico de 100 toneladas

257 ton/año partículas

Turbina de gas/petróleo de 1,500 MM BTU/h

444 lb/h SO2

Incinerador de 41.7 ton/h

208 lb/h NOx

100 camiones/día capa transparente

3,795 lb/semana de orgánicos

 

En algunos casos, los desechos pueden contener productos valiosos que pueden reciclarse, como metales pesados ​​de una fundición o solventes de una línea de pintura. Los desechos se pueden usar como materia prima para otro proceso industrial; por ejemplo, el dióxido de azufre recolectado como ácido sulfúrico se puede usar en la fabricación de fertilizantes.

Cuando los desechos no se pueden reciclar o reutilizar, la eliminación puede no ser sencilla. No solo el volumen puede ser un problema, sino que también pueden ser peligrosos. Por ejemplo, si el ácido sulfúrico capturado de una caldera o fundición no se puede reutilizar, deberá tratarse más para neutralizarlo antes de desecharlo.

Dispersión

La dispersión puede reducir la concentración de un contaminante en un objetivo. Sin embargo, debe recordarse que la dispersión no reduce la cantidad total de material que sale de una planta. Una chimenea alta solo permite que la pluma se extienda y se diluya antes de que alcance el nivel del suelo, donde es probable que existan objetivos susceptibles. Si el contaminante es principalmente una molestia, como un olor, la dispersión puede ser aceptable. Sin embargo, si el material es persistente o acumulativo, como los metales pesados, la dilución puede no ser la respuesta a un problema de contaminación del aire.

La dispersión debe utilizarse con precaución. Se deben tener en cuenta las condiciones meteorológicas locales y de la superficie del suelo. Por ejemplo, en climas más fríos, particularmente con una capa de nieve, puede haber inversiones de temperatura frecuentes que pueden atrapar contaminantes cerca del suelo, lo que resulta en exposiciones inesperadamente altas. De manera similar, si una planta está ubicada en un valle, los penachos pueden moverse hacia arriba y hacia abajo del valle, o ser bloqueados por las colinas circundantes para que no se extiendan y dispersen como se esperaba.

Controles administrativos

Además de los sistemas tecnológicos, existe otro grupo de controles que deben ser considerados en el diseño general de un sistema de control de la contaminación del aire. En su gran mayoría, provienen de las herramientas básicas de higiene industrial.

Sustitución

Uno de los métodos de higiene ocupacional preferidos para controlar los peligros ambientales en el lugar de trabajo es sustituirlo por un material o proceso más seguro. Si se puede utilizar un proceso o material más seguro y se evitan las emisiones nocivas, el tipo o la eficacia de los controles se vuelven académicos. Es mejor evitar el problema que tratar de corregir una mala primera decisión. Los ejemplos de sustitución incluyen el uso de combustibles más limpios, cubiertas para almacenamiento a granel y temperaturas reducidas en secadores.

Esto se aplica tanto a compras menores como a los principales criterios de diseño de la planta. Si solo se compran productos o procesos seguros para el medio ambiente, no habrá riesgo para el medio ambiente, ni en el interior ni en el exterior. Si se hace una compra equivocada, el resto del programa consiste en intentar compensar esa primera decisión. Si se compra un producto o proceso de bajo costo pero peligroso, es posible que se necesiten procedimientos y equipos de manipulación especiales y métodos de eliminación especiales. Como resultado, el artículo de bajo costo puede tener solo un precio de compra bajo, pero un precio alto para usarlo y desecharlo. Tal vez un material o proceso más seguro pero más costoso habría sido menos costoso a largo plazo.

Ventilación local

Se requieren controles para todos los problemas identificados que no pueden evitarse mediante la sustitución de materiales o métodos más seguros. Las emisiones comienzan en el sitio de trabajo individual, no en la chimenea. Un sistema de ventilación que capture y controle las emisiones en la fuente ayudará a proteger a la comunidad si está diseñado adecuadamente. Las campanas y conductos del sistema de ventilación son parte del sistema total de control de la contaminación del aire.

Se prefiere un sistema de ventilación local. No diluye los contaminantes y proporciona un flujo de gas concentrado que es más fácil de limpiar antes de liberarlo al medio ambiente. Los equipos de limpieza de gases son más eficientes cuando limpian aire con concentraciones más altas de contaminantes. Por ejemplo, una campana de captura sobre el pico vertedor de un horno de metal evitará que los contaminantes lleguen al medio ambiente y entregará los humos al sistema de limpieza de gas. En la tabla 5 se puede ver que las eficiencias de limpieza para los limpiadores de absorción y adsorción aumentan con la concentración del contaminante, y los limpiadores de condensación no se recomiendan para niveles bajos (<2,000 ppm) de contaminantes.

Si los contaminantes no se atrapan en la fuente y se les permite escapar a través de las ventanas y aberturas de ventilación, se convierten en emisiones fugitivas no controladas. En algunos casos, estas emisiones fugitivas no controladas pueden tener un impacto significativo en el vecindario inmediato.

Aislamiento

El aislamiento (ubicar la planta lejos de objetivos susceptibles) puede ser un método de control importante cuando los controles de ingeniería son inadecuados por sí mismos. Este puede ser el único medio de lograr un nivel aceptable de control cuando se debe confiar en la mejor tecnología de control disponible (BACT). Si, después de aplicar los mejores controles disponibles, un grupo objetivo todavía está en riesgo, se debe considerar encontrar un sitio alternativo donde no haya poblaciones sensibles presentes.

El aislamiento, como se presentó anteriormente, es un medio para separar una planta individual de los objetivos susceptibles. Otro sistema de aislamiento es cuando las autoridades locales utilizan la zonificación para separar las clases de industrias de los objetivos susceptibles. Una vez que las industrias se han separado de las poblaciones objetivo, no se debe permitir que la población se traslade al lado de la instalación. Aunque esto parece de sentido común, no se emplea tan a menudo como debería.

Procedimientos de trabajo

Se deben desarrollar procedimientos de trabajo para garantizar que el equipo se use de manera adecuada y segura, sin riesgo para los trabajadores o el medio ambiente. Los sistemas complejos de contaminación del aire deben mantenerse y operarse adecuadamente para que hagan su trabajo según lo previsto. Un factor importante en esto es la capacitación del personal. El personal debe recibir capacitación sobre cómo usar y mantener el equipo para reducir o eliminar la cantidad de materiales peligrosos emitidos al lugar de trabajo o la comunidad. En algunos casos, BACT se basa en buenas prácticas para garantizar resultados aceptables.

Monitoreo en tiempo real

Un sistema basado en monitoreo en tiempo real no es popular y no se usa comúnmente. En este caso, el monitoreo meteorológico y de emisiones continuo se puede combinar con el modelado de dispersión para predecir las exposiciones a favor del viento. Cuando las exposiciones previstas se acercan a los niveles aceptables, la información se utiliza para reducir las tasas de producción y las emisiones. Este es un método ineficiente, pero puede ser un método de control provisional aceptable para una instalación existente.

Lo contrario de esto para anunciar advertencias al público cuando las condiciones son tales que pueden existir concentraciones excesivas de contaminantes, para que el público pueda tomar las medidas apropiadas. Por ejemplo, si se envía una advertencia de que las condiciones atmosféricas son tales que los niveles de dióxido de azufre a favor del viento de una fundición son excesivos, las poblaciones susceptibles, como los asmáticos, sabrán que no deben salir. Nuevamente, este puede ser un control provisional aceptable hasta que se instalen controles permanentes.

El monitoreo atmosférico y meteorológico en tiempo real a veces se usa para evitar o reducir eventos importantes de contaminación del aire donde pueden existir múltiples fuentes. Cuando se hace evidente que es probable que existan niveles excesivos de contaminación del aire, es posible que se restrinja el uso personal de los automóviles y que se cierren las principales industrias emisoras.

Mantenimiento/limpieza

En todos los casos la eficacia de los controles depende del mantenimiento adecuado; el equipo tiene que funcionar según lo previsto. No solo se deben mantener y utilizar los controles de contaminación del aire según lo previsto, sino que los procesos que generan emisiones potenciales se deben mantener y operar adecuadamente. Un ejemplo de un proceso industrial es un secador de astillas de madera con un controlador de temperatura defectuoso; si la secadora funciona a una temperatura demasiado alta, emitirá más materiales, y quizás un tipo diferente de material, de la madera que se está secando. Un ejemplo del mantenimiento de un limpiador de gas que afecta las emisiones sería una cámara de filtros con un mantenimiento deficiente y con filtros rotos, lo que permitiría que las partículas pasaran a través del filtro.

La limpieza también juega un papel importante en el control de las emisiones totales. El polvo que no se limpia rápidamente dentro de la planta puede volver a arrastrarse y presentar un peligro para el personal. Si los polvos se transportan fuera de la planta, son un peligro para la comunidad. La mala limpieza en el patio de la planta podría representar un riesgo significativo para la comunidad. Los materiales a granel descubiertos, los desechos de plantas o el polvo levantado por vehículos pueden provocar que los contaminantes sean transportados por el viento a la comunidad. Mantener el patio limpio, utilizando contenedores o lugares de almacenamiento adecuados, es importante para reducir las emisiones totales. Un sistema no solo debe diseñarse correctamente, sino también usarse correctamente si se quiere proteger a la comunidad.

Un ejemplo del peor caso de mantenimiento y limpieza deficientes sería la planta de recuperación de plomo con un transportador de polvo de plomo roto. Se permitió que el polvo escapara del transportador hasta que la pila fuera tan alta que el polvo pudiera deslizarse por la pila y salir por una ventana rota. Los vientos locales luego llevaron el polvo alrededor del vecindario.

Equipos para Muestreo de Emisiones

El muestreo en la fuente se puede llevar a cabo por varias razones:

  • Caracterizar las emisiones. Para diseñar un sistema de control de la contaminación del aire, se debe saber qué se está emitiendo. No solo se debe conocer el volumen de gas, sino también la cantidad, la identidad y, en el caso de las partículas, la distribución del tamaño del material que se emite. La misma información es necesaria para catalogar las emisiones totales de un barrio.
  • Para probar la eficiencia del equipo. Después de comprar un sistema de control de la contaminación del aire, debe probarse para asegurarse de que está haciendo el trabajo previsto.
  • Como parte de un sistema de control. Cuando las emisiones se monitorean continuamente, los datos se pueden usar para ajustar el sistema de control de la contaminación del aire o la operación de la planta misma.
  • Para determinar el cumplimiento. Cuando las normas reglamentarias incluyen límites de emisión, se puede utilizar el muestreo de emisiones para determinar el cumplimiento o incumplimiento de las normas.

 

El tipo de sistema de muestreo utilizado dependerá de la razón por la que se tomaron las muestras, los costos, la disponibilidad de tecnología y la capacitación del personal.

Emisiones visibles

Cuando exista el deseo de reducir el poder de ensuciamiento del aire, mejorar la visibilidad o prevenir la introducción de aerosoles en la atmósfera, las normas pueden basarse en las emisiones visibles.

Las emisiones visibles están compuestas por pequeñas partículas o gases coloreados. Cuanto más opaca es una pluma, más material se emite. Esta característica es evidente a la vista y se pueden utilizar observadores capacitados para evaluar los niveles de emisión. El uso de este método para evaluar los estándares de emisión tiene varias ventajas:

  • No se requiere equipo costoso.
  • Una persona puede hacer muchas observaciones en un día.
  • Los operadores de planta pueden evaluar rápidamente los efectos de los cambios en el proceso a bajo costo.
  • Los infractores pueden ser citados sin pruebas de fuente que consumen mucho tiempo.
  • Las emisiones cuestionables se pueden ubicar y las emisiones reales luego se pueden determinar mediante pruebas en la fuente, como se describe en las siguientes secciones.

 

Muestreo extractivo

Un método de muestreo mucho más riguroso requiere que se retire una muestra de la corriente de gas de la chimenea y se analice. Aunque esto suena simple, no se traduce en un método de muestreo simple.

La muestra debe recolectarse isocinéticamente, especialmente cuando se recolectan partículas. El muestreo isocinético se define como el muestreo al extraer la muestra en la sonda de muestreo a la misma velocidad que el material se mueve en la pila o conducto. Esto se hace midiendo la velocidad de la corriente de gas con un tubo Pitot y luego ajustando la tasa de muestreo para que la muestra ingrese a la sonda a la misma velocidad. Esto es esencial cuando se toman muestras de partículas, ya que las partículas más grandes y pesadas no seguirán un cambio de dirección o velocidad. Como resultado, la concentración de partículas más grandes en la muestra no será representativa de la corriente de gas y la muestra será inexacta.

En la figura 1 se muestra un tren de muestra para dióxido de azufre. No es simple y se requiere un operador capacitado para garantizar que la muestra se recolecte correctamente. Si se van a tomar muestras de algo que no sea dióxido de azufre, se pueden quitar los impactores y el baño de hielo e insertar el dispositivo de recolección apropiado.

Figura 1. Diagrama de un tren de muestreo isocinético para dióxido de azufre

EPC050F2

El muestreo extractivo, particularmente el muestreo isocinético, puede ser muy preciso y versátil, y tiene varios usos:

  • Es un método de muestreo reconocido con controles de calidad adecuados y, por lo tanto, se puede utilizar para determinar el cumplimiento de las normas.
  • La precisión potencial del método lo hace adecuado para las pruebas de rendimiento de nuevos equipos de control.
  • Dado que las muestras se pueden recolectar y analizar en condiciones de laboratorio controladas para muchos componentes, es útil para caracterizar la corriente de gas.

 

Un sistema de muestreo simplificado y automatizado se puede conectar a un gas continuo (sensores electroquímicos, ultravioleta-fotométricos o de ionización de llama) o a un analizador de partículas (nefelómetro) para monitorear continuamente las emisiones. Esto puede proporcionar documentación de las emisiones y el estado operativo instantáneo del sistema de control de la contaminación del aire.

Muestreo in situ

Las emisiones también se pueden muestrear en la chimenea. La Figura 2 es una representación de un transmisómetro simple utilizado para medir materiales en la corriente de gas. En este ejemplo, se proyecta un haz de luz a través de la pila hacia una fotocélula. Las partículas o el gas coloreado absorberán o bloquearán parte de la luz. Cuanto más material, menos luz llegará a la fotocélula. (Ver figura 2.)

Figura 2. Un transmisómetro simple para medir partículas en una pila

EPC050F1

Mediante el uso de diferentes fuentes de luz y detectores, como la luz ultravioleta (UV), se pueden detectar gases transparentes a la luz visible. Estos dispositivos se pueden ajustar a gases específicos y, por lo tanto, pueden medir la concentración de gas en la corriente de desechos.

An in situ El sistema de monitoreo tiene una ventaja sobre un sistema extractivo en el sentido de que puede medir la concentración en toda la chimenea o conducto, mientras que el método extractivo mide las concentraciones solo en el punto de donde se extrajo la muestra. Esto puede resultar en un error significativo si la corriente de gas de muestra no está bien mezclada. Sin embargo, el método extractivo ofrece más métodos de análisis y, por lo tanto, quizás pueda usarse en más aplicaciones.

Puesto que el in situ El sistema proporciona una lectura continua, se puede utilizar para documentar las emisiones o para ajustar el sistema operativo.

 

Atrás

Miércoles, marzo de 09 2011 16: 00

Control de la contaminación del agua.

Este artículo tiene como objetivo proporcionar al lector una comprensión de la tecnología disponible actualmente para abordar el control de la contaminación del agua, basándose en la discusión de las tendencias y la ocurrencia proporcionada por Hespanhol y Helmer en el capítulo Riesgos ambientales para la salud. Las siguientes secciones abordan el control de los problemas de contaminación del agua, primero bajo el título "Control de la contaminación del agua superficial" y luego bajo el título "Control de la contaminación del agua subterránea".

Control de la contaminación del agua superficial

Definición de contaminación del agua

La contaminación del agua se refiere al estado cualitativo de impureza o suciedad en las aguas hidrológicas de una determinada región, como una cuenca. Resulta de una ocurrencia o proceso que causa una reducción en la utilidad de las aguas de la tierra, especialmente en lo relacionado con la salud humana y los efectos ambientales. El proceso de contaminación enfatiza la pérdida de pureza a través de la contaminación, lo que además implica la intrusión o el contacto con una fuente externa como causa. El término contaminado se aplica a niveles extremadamente bajos de contaminación del agua, como en su corrupción y descomposición inicial. La profanación es el resultado de la contaminación y sugiere violación o profanación.

aguas hidrologicas

Las aguas naturales de la tierra pueden verse como un sistema de circulación continua, como se muestra en la figura 1, que proporciona una ilustración gráfica de las aguas en el ciclo hidrológico, incluidas las aguas superficiales y subterráneas.

Figura 1. El ciclo hidrológico

EPC060F1

Como referencia para la calidad del agua, las aguas destiladas (H2O) representan el más alto estado de pureza. Las aguas en el ciclo hidrológico pueden verse como naturales, pero no son puras. Se contaminan tanto por las actividades naturales como por las humanas. Los efectos de la degradación natural pueden deberse a una miríada de fuentes: desde la fauna, la flora, las erupciones volcánicas, los rayos que provocan incendios, etc., que a largo plazo se consideran niveles de fondo predominantes para fines científicos.

La contaminación provocada por el hombre altera el equilibrio natural al superponer materiales de desecho descargados de diversas fuentes. Los contaminantes pueden introducirse en las aguas del ciclo hidrológico en cualquier momento. Por ejemplo: la precipitación atmosférica (lluvia) puede contaminarse con contaminantes del aire; las aguas superficiales pueden contaminarse en el proceso de escorrentía de las cuencas hidrográficas; las aguas residuales pueden descargarse en arroyos y ríos; y las aguas subterráneas pueden contaminarse por infiltración y contaminación subterránea.

 

 

La Figura 2 muestra una distribución de las aguas hidrológicas. La contaminación se superpone entonces a estas aguas y, por lo tanto, puede verse como una condición ambiental antinatural o desequilibrada. El proceso de contaminación puede ocurrir en aguas de cualquier parte del ciclo hidrológico, y es más evidente en la superficie terrestre en forma de escorrentía de las cuencas hacia los arroyos y ríos. Sin embargo, la contaminación de las aguas subterráneas también tiene un impacto ambiental importante y se analiza después de la sección sobre contaminación de las aguas superficiales.

Figura 2. Distribución de la precipitación

EPC060F2

Fuentes hidrográficas de contaminación del agua

Las cuencas hidrográficas son el dominio de origen de la contaminación de las aguas superficiales. Una cuenca hidrográfica se define como un área de la superficie de la tierra sobre la cual las aguas hidrológicas caen, se acumulan, se usan, se desechan y eventualmente se descargan en arroyos, ríos u otros cuerpos de agua. Está compuesto por un sistema de drenaje con escorrentía final o recolección en un arroyo o río. Las cuencas hidrográficas de los ríos grandes generalmente se denominan cuencas de drenaje. La Figura 3 es una representación del ciclo hidrológico en una cuenca regional. Para una región, la disposición de las diversas aguas se puede escribir como una ecuación simple, que es la ecuación básica de hidrología escrita por Viessman, Lewis y Knapp (1989); las unidades típicas son mm/año:

P-R-G-E-T = ±S

dónde:

P = precipitación (es decir, lluvia, nevada, granizo)

R = escorrentía o caudal superficial de la cuenca

G = agua subterránea

E = evaporación

T = transpiración

S = almacenamiento en superficie

Figura 3. Ciclo hidrológico regional

EPC060F3

La precipitación es vista como la forma de inicio en el balance hidrológico anterior. El término escorrentía es sinónimo de flujo de corriente. El almacenamiento se refiere a los embalses o sistemas de detención que recogen las aguas; por ejemplo, una presa hecha por el hombre (presa) en un río crea un depósito para el almacenamiento de agua. El agua subterránea se acumula como un sistema de almacenamiento y puede fluir de un lugar a otro; puede ser afluente o efluente en relación con corrientes superficiales. La evaporación es un fenómeno de la superficie del agua y la transpiración está asociada con la transmisión desde la biota.

 

 

 

 

 

 

 

Aunque las cuencas hidrográficas pueden variar mucho en tamaño, ciertos sistemas de drenaje para la designación de contaminación del agua se clasifican como de carácter urbano o no urbano (agrícola, rural, subdesarrollado). La contaminación que ocurre dentro de estos sistemas de drenaje se origina en las siguientes fuentes:

Fuentes puntuales: descargas de residuos en un cuerpo de agua receptor en un lugar específico, en un punto como una tubería de alcantarillado o algún tipo de salida del sistema concentrado.

Fuentes no puntuales (dispersas): contaminación que ingresa a un cuerpo de agua receptor de fuentes dispersas en la cuenca; El drenaje de agua de escorrentía de lluvia no recolectada en un arroyo es típico. Las fuentes difusas también se denominan a veces aguas "difusas"; sin embargo, el término disperso se considera más descriptivo.

Fuentes intermitentes: desde un punto o fuente que descarga bajo ciertas circunstancias, como en condiciones de sobrecarga; los desbordamientos de alcantarillado combinados durante los períodos de escorrentía de fuertes lluvias son típicos.

Contaminantes del agua en arroyos y ríos

Cuando los materiales de desecho nocivos de las fuentes anteriores se descargan en arroyos u otros cuerpos de agua, se convierten en contaminantes que han sido clasificados y descritos en una sección anterior. Los contaminantes o contaminantes que ingresan a un cuerpo de agua se pueden dividir en:

  • contaminantes degradables (no conservativos): impurezas que finalmente se descomponen en sustancias inocuas o que pueden eliminarse mediante métodos de tratamiento; es decir, ciertos materiales orgánicos y químicos, aguas residuales domésticas, calor, nutrientes de plantas, la mayoría de las bacterias y virus, ciertos sedimentos
  • contaminantes no degradables (conservadores): impurezas que persisten en el medio ambiente acuático y no reducen su concentración a menos que se diluyan o eliminen mediante tratamiento; es decir, ciertas sustancias químicas orgánicas e inorgánicas, sales, suspensiones coloidales
  • contaminantes peligrosos transportados por el agua: formas complejas de desechos nocivos que incluyen trazas de metales tóxicos, ciertos compuestos inorgánicos y orgánicos
  • contaminantes de radionucleidos: materiales que han sido sometidos a una fuente radiactiva.

 

Reglamento de control de la contaminación del agua

Los reglamentos de control de la contaminación del agua ampliamente aplicables son generalmente promulgados por agencias gubernamentales nacionales, con reglamentos más detallados por estados, provincias, municipios, distritos de agua, distritos de conservación, comisiones de saneamiento y otros. A nivel nacional y estatal (o provincial), las agencias de protección ambiental (EPA) y los ministerios de salud suelen tener esta responsabilidad. En la discusión de las regulaciones a continuación, el formato y ciertas partes siguen el ejemplo de los estándares de calidad del agua actualmente aplicables para el estado de Ohio, EE. UU.

Designaciones de uso de la calidad del agua

El objetivo final en el control de la contaminación del agua sería la descarga cero de contaminantes a los cuerpos de agua; sin embargo, el logro completo de este objetivo no suele ser rentable. El enfoque preferido es establecer limitaciones en las descargas de desechos para la protección razonable de la salud humana y el medio ambiente. Aunque estos estándares pueden variar ampliamente en diferentes jurisdicciones, las designaciones de uso para cuerpos de agua específicos son comúnmente la base, como se aborda brevemente a continuación.

Los suministros de agua incluyen:

  • abastecimiento publico de agua: aguas que con tratamiento convencional serán aptas para el consumo humano
  • suministro agrícola: aguas aptas para riego y abrevaderos sin tratamiento
  • suministro industrial/comercial: aguas aptas para usos industriales y comerciales con o sin tratamiento.

 

Las actividades recreativas incluyen:

  • aguas de baño: aguas que durante ciertas estaciones son aptas para nadar según lo aprobado para la calidad del agua junto con las condiciones e instalaciones protectoras
  • contacto primario: aguas que durante ciertas estaciones son adecuadas para actividades recreativas de contacto corporal completo, como natación, piragüismo y buceo submarino, con una amenaza mínima para la salud pública como resultado de la calidad del agua
  • contacto secundario: aguas que durante ciertas estaciones son adecuadas para la recreación de contacto corporal parcial, como, entre otros, vadear, con una amenaza mínima para la salud pública como resultado de la calidad del agua.

 

Los recursos públicos de agua se clasifican como cuerpos de agua que se encuentran dentro de los sistemas de parques, humedales, áreas de vida silvestre, ríos silvestres, escénicos y recreativos y lagos de propiedad pública, y aguas de excepcional importancia recreativa o ecológica.

Hábitats de la vida acuática

Las designaciones típicas variarán según los climas, pero se relacionan con las condiciones en los cuerpos de agua para soportar y mantener ciertos organismos acuáticos, especialmente varias especies de peces. Por ejemplo, las designaciones de uso en un clima templado según lo subdividido en las reglamentaciones de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) del Estado de Ohio se enumeran a continuación sin descripciones detalladas:

  • agua tibia
  • agua caliente limitada
  • aguas cálidas excepcionales
  • agua tibia modificada
  • salmónidos de temporada
  • agua fría
  • agua de recurso limitado.

 

Criterios de control de la contaminación del agua

Las aguas naturales y las aguas residuales se caracterizan en términos de su composición física, química y biológica. Las principales propiedades físicas y los componentes químicos y biológicos de las aguas residuales y sus fuentes son una larga lista, reportada en un libro de texto por Metcalf y Eddy (1991). Los métodos analíticos para estas determinaciones se dan en un manual ampliamente utilizado titulado Métodos Estándar para el Examen de Agua y Aguas Residuales por la Asociación Estadounidense de Salud Pública (1995).

Cada masa de agua designada debe controlarse de acuerdo con reglamentos que pueden comprender criterios numéricos básicos y más detallados, como se analiza brevemente a continuación.

Libertad básica de la contaminación. En la medida de lo práctico y posible, todas las masas de agua deben alcanzar los criterios básicos de las “Cinco libertades frente a la contaminación”:

  1. libre de sólidos en suspensión u otras sustancias que ingresan a las aguas como resultado de la actividad humana y que se asentarán para formar depósitos de lodo pútridos o de otro modo objetables, o que afectarán adversamente la vida acuática
  2. libre de escombros flotantes, aceite, escoria y otros materiales flotantes que ingresan a las aguas como resultado de la actividad humana en cantidades suficientes para ser desagradables a la vista o causar degradación
  3. libre de materiales que entren en las aguas como resultado de la actividad humana, que produzcan color, olor u otras condiciones en tal grado que creen una molestia
  4. libre de sustancias que ingresen a las aguas como resultado de la actividad humana, en concentraciones que sean tóxicas o dañinas para la vida humana, animal o acuática y/o que sean rápidamente letales en la zona de mezcla
  5. libre de nutrientes que ingresan a las aguas como resultado de la actividad humana, en concentraciones que crean crecimientos molestos de malezas acuáticas y algas.

 

Los criterios de calidad del agua son limitaciones numéricas y directrices para el control de componentes químicos, biológicos y tóxicos en cuerpos de agua.

Con más de 70,000 XNUMX compuestos químicos en uso hoy en día, no es práctico especificar el control de cada uno. Sin embargo, los criterios para los productos químicos pueden establecerse sobre la base de las limitaciones, ya que en primer lugar se relacionan con tres clases principales de consumo y exposición:

Clase 1: Los criterios químicos para la protección de la salud humana son la principal preocupación y deben establecerse de acuerdo con las recomendaciones de las agencias gubernamentales de salud, la OMS y organizaciones reconocidas de investigación en salud.

Clase 2: Los criterios químicos para el control del suministro de agua para la agricultura deben basarse en estudios y recomendaciones científicas reconocidas que protegerán contra los efectos adversos en los cultivos y el ganado como resultado del riego de cultivos y abrevaderos para el ganado.

Clase 3: Los criterios químicos para la protección de la vida acuática deben basarse en estudios científicos reconocidos sobre la sensibilidad de estas especies a productos químicos específicos y también en relación con el consumo humano de pescado y alimentos marinos.

Los criterios de efluentes de aguas residuales se relacionan con las limitaciones de los componentes contaminantes presentes en los efluentes de aguas residuales y son un método adicional de control. Pueden establecerse en relación con las designaciones de uso de agua de cuerpos de agua y en relación con las clases anteriores para criterios químicos.

Los criterios biológicos se basan en las condiciones del hábitat del cuerpo de agua que se necesitan para sustentar la vida acuática.

Contenido orgánico de aguas residuales y aguas naturales

El contenido bruto de materia orgánica es más importante para caracterizar la fuerza contaminante tanto de las aguas residuales como de las aguas naturales. Tres pruebas de laboratorio se utilizan comúnmente para este propósito:

Demanda bioquímica de oxígeno (DBO): la DBO de cinco días (DBO5) es el parámetro más utilizado; esta prueba mide el oxígeno disuelto utilizado por los microorganismos en la oxidación bioquímica de la materia orgánica durante este período.

Demanda química de oxígeno (DQO): esta prueba es para medir la materia orgánica en desechos municipales e industriales que contienen compuestos tóxicos para la vida biológica; es una medida del equivalente de oxígeno de la materia orgánica que se puede oxidar.

Carbono orgánico total (COT): esta prueba es especialmente aplicable a pequeñas concentraciones de materia orgánica en el agua; es una medida de la materia orgánica que se oxida a dióxido de carbono.

Reglamento de la política antidegradación

Las regulaciones de la política contra la degradación son un enfoque adicional para prevenir la propagación de la contaminación del agua más allá de ciertas condiciones prevalecientes. Como ejemplo, la política antidegradación de los Estándares de Calidad del Agua de la Agencia de Protección Ambiental de Ohio consta de tres niveles de protección:

Tier 1: Los usos existentes deben mantenerse y protegerse. No se permite una mayor degradación de la calidad del agua que interfiera con los usos designados existentes.

Tier 2: A continuación, se debe mantener una calidad del agua mejor que la necesaria para proteger los usos, a menos que se demuestre que se necesita una calidad del agua inferior para un desarrollo económico o social importante, según lo determine el Director de la EPA.

Tier 3: Por último, se debe mantener y proteger la calidad de las aguas de los recursos hídricos. La calidad del agua ambiental existente no debe ser degradada por ninguna sustancia que se determine que es tóxica o que interfiere con cualquier uso designado. Se permite la descarga de mayores cargas de contaminantes en los cuerpos de agua si no resultan en una disminución de la calidad del agua existente.

Zonas de mezcla de descarga de contaminación del agua y modelado de asignación de carga de residuos

Las zonas de mezcla son áreas en un cuerpo de agua que permiten que las descargas de aguas residuales tratadas o no tratadas alcancen condiciones estabilizadas, como se ilustra en la figura 4 para una corriente que fluye. La descarga se encuentra inicialmente en un estado transitorio que se diluye progresivamente desde la concentración de la fuente hasta las condiciones del agua receptora. No se debe considerar como una entidad de tratamiento y se puede delimitar con restricciones específicas.

Figura 4. Zonas de mezcla

EPC060F4

Por lo general, las zonas de mezcla no deben:

  • interferir con la migración, supervivencia, reproducción o crecimiento de especies acuáticas
  • incluir áreas de desove o crianza
  • incluir tomas de suministro público de agua
  • incluir zonas de baño
  • constituyen más de la mitad del ancho de un arroyo
  • constituyen más de la mitad del área de la sección transversal de la desembocadura de un arroyo
  • extenderse río abajo por una distancia de más de cinco veces el ancho del arroyo.

 

Los estudios de distribución de la carga de desechos se han vuelto importantes debido al alto costo del control de nutrientes de las descargas de aguas residuales para evitar la eutrofización en la corriente (definida a continuación). Estos estudios generalmente emplean el uso de modelos informáticos para la simulación de las condiciones de calidad del agua en una corriente, en particular con respecto a los nutrientes como las formas de nitrógeno y fósforo, que afectan la dinámica del oxígeno disuelto. Los modelos tradicionales de calidad del agua de este tipo están representados por el modelo QUAL2E de la EPA de EE. UU., que ha sido descrito por Brown y Barnwell (1987). Un modelo más reciente propuesto por Taylor (1995) es el modelo Omni Diurnal (ODM), que incluye una simulación del impacto de la vegetación enraizada en la dinámica de los nutrientes y el oxígeno disuelto en la corriente.

Provisiones de variación

Todas las reglamentaciones de control de la contaminación del agua están limitadas a la perfección y, por lo tanto, deben incluir disposiciones que permitan una variación de juicio basada en ciertas condiciones que pueden impedir el cumplimiento inmediato o completo.

Evaluación y gestión de riesgos en relación con la contaminación del agua

Las normas de control de la contaminación del agua anteriores son típicas de los enfoques gubernamentales mundiales para lograr el cumplimiento de los estándares de calidad del agua y los límites de descarga de efluentes de aguas residuales. Generalmente estas regulaciones se han establecido sobre la base de factores de salud e investigación científica; cuando existe cierta incertidumbre en cuanto a los posibles efectos, a menudo se aplican factores de seguridad. La implementación de algunas de estas regulaciones puede ser irrazonable y excesivamente costosa para el público en general, así como para la empresa privada. Por lo tanto, existe una preocupación creciente por una asignación más eficiente de los recursos para lograr los objetivos de mejora de la calidad del agua. Como se señaló anteriormente en la discusión de las aguas hidrológicas, la pureza prístina no existe ni siquiera en las aguas naturales.

Un enfoque tecnológico creciente fomenta la evaluación y la gestión de los riesgos ecológicos en el establecimiento de normas sobre contaminación del agua. El concepto se basa en un análisis de los beneficios y costos ecológicos en el cumplimiento de estándares o límites. Parkhurst (1995) ha propuesto la aplicación de la evaluación del riesgo ecológico acuático como una ayuda para establecer los límites de control de la contaminación del agua, particularmente en lo que se refiere a la protección de la vida acuática. Dichos métodos de evaluación de riesgos pueden aplicarse para estimar los efectos ecológicos de las concentraciones químicas para una amplia gama de condiciones de contaminación de aguas superficiales, que incluyen:

  • contaminación de fuente puntual
  • contaminación de fuentes no puntuales
  • sedimentos contaminados existentes en los canales de los arroyos
  • sitios de desechos peligrosos en relación con los cuerpos de agua
  • análisis de los criterios existentes de control de la contaminación del agua.

 

El método propuesto consta de tres niveles; como se muestra en la figura 5 que ilustra el enfoque.

Figura 5. Métodos para realizar la evaluación de riesgos para niveles sucesivos de análisis. Nivel 1: nivel de detección; Nivel 2: Cuantificación de riesgos potencialmente significativos; Nivel 3: Cuantificación del riesgo específico del sitio

EPC060F6

Contaminación del agua en lagos y embalses

Los lagos y embalses proporcionan el almacenamiento volumétrico de la entrada de la cuenca y pueden tener largos períodos de tiempo de lavado en comparación con la entrada y salida rápidas de un tramo en una corriente que fluye. Por lo tanto, son de especial preocupación con respecto a la retención de ciertos constituyentes, especialmente nutrientes, incluidas formas de nitrógeno y fósforo que promueven la eutrofización. La eutrofización es un proceso de envejecimiento natural en el que el contenido de agua se enriquece orgánicamente, lo que conduce a la dominación del crecimiento acuático indeseable, como algas, jacintos de agua, etc. El proceso eutrófico tiende a disminuir la vida acuática y tiene efectos perjudiciales sobre el oxígeno disuelto. Tanto las fuentes naturales como las culturales de nutrientes pueden promover el proceso, como lo ilustra Preul (1974) en la figura 6, que muestra una lista esquemática de fuentes y sumideros de nutrientes para el lago Sunapee, en el estado estadounidense de New Hampshire.

Figura 6. Lista esquemática de fuentes y sumideros de nutrientes (nitrógeno y fósforo) para el lago Sunapee, New Hampshire (EE. UU.)

EPC060F7

Los lagos y embalses, por supuesto, pueden muestrearse y analizarse para determinar su estado trófico. Los estudios analíticos suelen comenzar con un balance básico de nutrientes como el siguiente:

(nutrientes afluentes del lago) = (nutrientes efluentes del lago) + (retención de nutrientes en el lago)

Este balance básico se puede ampliar aún más para incluir las diversas fuentes que se muestran en la figura 6.

El tiempo de lavado es una indicación de los aspectos relativos de retención de un sistema lacustre. Los lagos poco profundos, como el lago Erie, tienen tiempos de descarga relativamente cortos y están asociados con una eutrofización avanzada porque los lagos poco profundos a menudo son más propicios para el crecimiento de plantas acuáticas. Los lagos profundos, como el lago Tahoe y el lago Superior, tienen periodos de descarga muy largos, que generalmente se asocian con lagos con una eutrofización mínima porque hasta el momento no se han sobrecargado y también porque sus profundidades extremas no son propicias para el crecimiento extenso de plantas acuáticas. excepto en el epilimnion (zona superior). Los lagos en esta categoría generalmente se clasifican como oligotróficos, sobre la base de que son relativamente bajos en nutrientes y soportan un crecimiento acuático mínimo, como las algas.

Es interesante comparar los tiempos de descarga de algunos de los principales lagos de EE. UU. según lo informado por Pecor (1973) utilizando la siguiente base de cálculo:

tiempo de lavado del lago (LFT) = (volumen de almacenamiento del lago)/(salida del lago)

Algunos ejemplos son: Lago Wabesa (Michigan), LFT=0.30 años; Lago Houghton (Michigan), 1.4 años; lago Erie, 2.6 años; Lago Superior, 191 años; Lago Tahoe, 700 años.

Aunque la relación entre el proceso de eutrofización y el contenido de nutrientes es compleja, el fósforo suele reconocerse como el nutriente limitante. Basado en condiciones de mezcla completa, Sawyer (1947) informó que la proliferación de algas tiende a ocurrir si los valores de nitrógeno superan los 0.3 mg/l y el fósforo supera los 0.01 mg/l. En lagos y embalses estratificados, los bajos niveles de oxígeno disuelto en el hipoliminio son signos tempranos de eutrofización. Vollenweider (1968, 1969) ha desarrollado niveles críticos de carga de fósforo total y nitrógeno total para varios lagos basados ​​en cargas de nutrientes, profundidades medias y estados tróficos. Para una comparación del trabajo sobre este tema, Dillon (1974) ha publicado una revisión crítica del modelo de presupuesto de nutrientes de Vollenweider y otros modelos relacionados. También están disponibles modelos informáticos más recientes para simular ciclos de nitrógeno/fósforo con variaciones de temperatura.

Contaminación del agua en estuarios

Un estuario es un paso intermedio de agua entre la desembocadura de un río y la costa de un mar. Este pasaje se compone de un tramo de canal de desembocadura de río con entrada de río (agua dulce) desde aguas arriba y descarga de salida en el lado de aguas abajo en un nivel de agua de mar (agua salada) de agua de descarga que cambia constantemente. Los estuarios se ven afectados continuamente por las fluctuaciones de las mareas y se encuentran entre los cuerpos de agua más complejos que se encuentran en el control de la contaminación del agua. Las características dominantes de un estuario son la salinidad variable, una cuña de sal o interfaz entre agua dulce y salada y, a menudo, grandes áreas de agua turbia y poco profunda que recubren marismas y marismas. Los nutrientes se suministran en gran medida a un estuario desde el río entrante y se combinan con el hábitat de agua de mar para proporcionar una producción prolífica de biota y vida marina. Especialmente deseados son los mariscos cosechados en los estuarios.

Desde el punto de vista de la contaminación del agua, los estuarios son individualmente complejos y generalmente requieren investigaciones especiales que empleen extensos estudios de campo y modelos informáticos. Para una mayor comprensión básica, se remite al lector a Reish 1979, sobre contaminación marina y estuarina; ya Reid y Wood 1976, sobre la ecología de las aguas continentales y los estuarios.

Contaminación del agua en ambientes marinos

Los océanos pueden verse como el último receptor de agua o sumidero, ya que los desechos transportados por los ríos finalmente se descargan en este medio marino. Aunque los océanos son vastos cuerpos de agua salada con una capacidad de asimilación aparentemente ilimitada, la contaminación tiende a arruinar las costas y afecta aún más la vida marina.

Las fuentes de contaminantes marinos incluyen muchos de los que se encuentran en entornos de aguas residuales terrestres y más en relación con las operaciones marinas. A continuación se proporciona una lista limitada:

  • aguas residuales y lodos domésticos, desechos industriales, desechos sólidos, desechos de a bordo
  • desechos de la pesca, sedimentos y nutrientes de los ríos y la escorrentía terrestre
  • derrames de petróleo, desechos de exploración y producción de petróleo en alta mar, operaciones de dragado
  • calor, desechos radiactivos, desechos químicos, pesticidas y herbicidas.

 

Cada uno de los anteriores requiere un manejo y métodos de control especiales. La descarga de aguas residuales domésticas y lodos de aguas residuales a través de los emisarios oceánicos es quizás la principal fuente de contaminación marina.

Para conocer la tecnología actual sobre este tema, se remite al lector al libro sobre contaminación marina y su control de Bishop (1983).

Técnicas para la reducción de la contaminación en los vertidos de aguas residuales

El tratamiento de aguas residuales a gran escala generalmente lo llevan a cabo municipios, distritos sanitarios, industrias, empresas comerciales y varias comisiones de control de la contaminación. El propósito aquí es describir métodos contemporáneos de tratamiento de aguas residuales municipales y luego brindar algunas ideas sobre el tratamiento de desechos industriales y métodos más avanzados.

En general, todos los procesos de tratamiento de aguas residuales pueden agruparse en tipos físicos, químicos o biológicos, y uno o más de estos pueden emplearse para lograr el efluente deseado. Esta agrupación de clasificación es la más adecuada para comprender los enfoques de tratamiento de aguas residuales y se tabula en la tabla 1.

Tabla 1. Clasificación general de operaciones y procesos de tratamiento de aguas residuales

Operaciones Físicas

Procesos químicos

Procesos Biológicos

Medición de flujo
Cribado/eliminación de arena
Mezcla
Floculacion
Sedimentación
Flotación
Filtración
por Aspersión
Destilación
Centrifugar
congelación
Osmosis inversa

Precipitación
Neutralización
Adsorción
Sistema
Oxidación química
reducción química
Incineración
Intercambio iónico
Electrodiálisis

Acción aeróbica
Acción anaeróbica
Combinaciones aeróbico-anaeróbico

 

Métodos contemporáneos de tratamiento de aguas residuales.

La cobertura aquí es limitada y pretende brindar una descripción general conceptual de las prácticas actuales de tratamiento de aguas residuales en todo el mundo en lugar de datos de diseño detallados. Para este último, se remite al lector a Metcalf y Eddy 1991.

Las aguas residuales municipales junto con una mezcla de desechos industriales/comerciales se tratan en sistemas que comúnmente emplean tratamiento primario, secundario y terciario de la siguiente manera:

Sistema de tratamiento primario: Pretratamiento ® Decantación primaria ® Desinfección (cloración) ® Efluente

Sistema de tratamiento secundario: Pretratamiento ® Decantación primaria ® Unidad biológica ® Segunda decantación ® Desinfección (cloración) ® Efluente a corriente

Sistema de tratamiento terciario: Pretratamiento ® Decantación primaria ® Unidad biológica ® Segunda decantación ® Unidad terciaria ® Desinfección (cloración) ® Efluente a corriente

La figura 7 muestra además un diagrama esquemático de un sistema convencional de tratamiento de aguas residuales. A continuación se describen descripciones generales de los procesos anteriores.

Figura 7. Diagrama esquemático del tratamiento convencional de aguas residuales

EPC060F8

Tratamiento primario

El objetivo básico del tratamiento primario de las aguas residuales municipales, incluidas las aguas residuales domésticas mezcladas con algunos desechos industriales/comerciales, es eliminar los sólidos en suspensión y clarificar las aguas residuales para que sean aptas para el tratamiento biológico. Después de un manejo previo al tratamiento, como cribado, eliminación de arena y trituración, el principal proceso de sedimentación primaria es la sedimentación de las aguas residuales sin tratar en grandes tanques de sedimentación durante períodos de hasta varias horas. Este proceso elimina del 50 al 75% del total de sólidos en suspensión, que se extraen como un lodo de flujo inferior recogido para su tratamiento por separado. El efluente de desbordamiento del proceso luego se dirige a un tratamiento secundario. En ciertos casos, se pueden emplear productos químicos para mejorar el grado de tratamiento primario.

Tratamiento secundario

La porción del contenido orgánico de las aguas residuales que se suspende finamente o se disuelve y no se elimina en el proceso primario, se trata mediante un tratamiento secundario. Las formas generalmente aceptadas de tratamiento secundario de uso común incluyen filtros percoladores, contactores biológicos como discos giratorios, lodos activados, estanques de estabilización de desechos, sistemas de estanques aireados y métodos de aplicación al suelo, incluidos los sistemas de humedales. Se reconocerá que todos estos sistemas emplean procesos biológicos de una forma u otra. Los más comunes de estos procesos se discuten brevemente a continuación.

Sistemas de contactores biológicos. Los filtros de goteo son una de las primeras formas de este método para el tratamiento secundario y todavía se usan ampliamente con algunos métodos mejorados de aplicación. En este tratamiento, el efluente de los tanques primarios se aplica uniformemente sobre un lecho de medios, como rocas o medios plásticos sintéticos. La distribución uniforme generalmente se logra al hacer gotear el líquido desde una tubería perforada que gira sobre el lecho de manera intermitente o continua de acuerdo con el proceso deseado. Según la tasa de cargas orgánicas e hidráulicas, los filtros percoladores pueden eliminar hasta el 95 % del contenido orgánico, generalmente analizado como demanda bioquímica de oxígeno (DBO). Hay muchos otros sistemas de contactores biológicos más recientes en uso que pueden proporcionar eliminaciones de tratamiento en el mismo rango; algunos de estos métodos ofrecen ventajas especiales, particularmente aplicables en ciertas condiciones limitantes como el espacio, el clima, etc. Cabe señalar que un tanque de sedimentación secundario siguiente se considera una parte necesaria para completar el proceso. En la sedimentación secundaria, algunos de los llamados lodos de humus se extraen como flujo inferior y el exceso se descarga como efluente secundario.

Lodo activado. En la forma más común de este proceso biológico, el efluente tratado primario fluye hacia un tanque de unidad de lodo activado que contiene una suspensión biológica previamente existente llamada lodo activado. Esta mezcla se conoce como sólidos suspendidos en licor mixto (MLSS) y se le proporciona un período de contacto que generalmente varía de varias horas a 24 horas o más, según los resultados deseados. Durante este período, la mezcla está muy aireada y agitada para promover la actividad biológica aeróbica. A medida que finaliza el proceso, una parte de la mezcla (MLSS) se extrae y se devuelve al afluente para continuar con el proceso de activación biológica. Se proporciona una sedimentación secundaria después de la unidad de lodos activados con el fin de sedimentar la suspensión de lodos activados y descargar un desbordamiento clarificado como efluente. El proceso es capaz de eliminar hasta aproximadamente el 95 % de la DBO afluente.

Tratamiento terciario

Puede proporcionarse un tercer nivel de tratamiento cuando se requiera un mayor grado de eliminación de contaminantes. Esta forma de tratamiento normalmente puede incluir filtración de arena, estanques de estabilización, métodos de disposición en el suelo, humedales y otros sistemas que estabilizan aún más el efluente secundario.

Desinfección de efluentes

La desinfección es comúnmente necesaria para reducir las bacterias y los patógenos a niveles aceptables. La cloración, el dióxido de cloro, el ozono y la luz ultravioleta son los procesos más utilizados.

Eficiencia general de la planta de tratamiento de aguas residuales

Las aguas residuales incluyen una amplia gama de constituyentes que generalmente se clasifican como sólidos suspendidos y disueltos, constituyentes inorgánicos y constituyentes orgánicos.

La eficiencia de un sistema de tratamiento se puede medir en términos del porcentaje de eliminación de estos constituyentes. Los parámetros comunes de medición son:

  • BOD: demanda bioquímica de oxígeno, medida en mg/l
  • DQO: demanda química de oxígeno, medida en mg/l
  • TSS: sólidos totales en suspensión, medidos en mg/l
  • TDS: sólidos disueltos totales, medidos en mg/l
  • formas de nitrógeno: incluidos nitrato y amoníaco, medidos en mg/l (el nitrato es de particular preocupación como nutriente en la eutrofización)
  • fosfato: medido en mg/l (también de especial preocupación como nutriente en la eutrofización)
  • pH: grado de acidez, medido como un número de 1 (más ácido) a 14 (más alcalino)
  • cuenta de bacterias coliformes: medido como número más probable por 100 ml (Escherichia y las bacterias coliformes fecales son los indicadores más comunes).

 

Tratamiento de aguas residuales industriales.

Tipos de residuos industriales

Los desechos industriales (no domésticos) son numerosos y varían mucho en composición; pueden ser muy ácidos o alcalinos y, a menudo, requieren un análisis de laboratorio detallado. Puede ser necesario un tratamiento especializado para volverlos inocuos antes del alta. La toxicidad es motivo de gran preocupación en la eliminación de aguas residuales industriales.

Los desechos industriales representativos incluyen: pulpa y papel, matadero, cervecería, curtiduría, procesamiento de alimentos, fábrica de conservas, productos químicos, petróleo, textiles, azúcar, lavandería, carne y aves, alimentación de cerdos, procesamiento y muchos otros. El paso inicial en el desarrollo del diseño del tratamiento es un estudio de desechos industriales, que proporciona datos sobre las variaciones en el flujo y las características de los desechos. Las características indeseables de los desechos enumeradas por Eckenfelder (1989) se pueden resumir de la siguiente manera:

  • compuestos orgánicos solubles que causan el agotamiento del oxígeno disuelto
  • Sólidos suspendidos
  • trazas orgánicas
  • metales pesados, cianuro y orgánicos tóxicos
  • color y turbiedad
  • nitrógeno y fósforo
  • sustancias refractarias resistentes a la biodegradación
  • aceite y material flotante
  • materiales volátiles.

 

La EPA de EE. UU. ha definido además una lista de sustancias químicas orgánicas e inorgánicas tóxicas con limitaciones específicas en la concesión de permisos de descarga. La lista incluye más de 100 compuestos y es demasiado larga para reimprimirla aquí, pero se puede solicitar a la EPA.

Métodos de tratamiento

El manejo de desechos industriales es más especializado que el tratamiento de desechos domésticos; sin embargo, cuando son susceptibles de reducción biológica, generalmente se tratan utilizando métodos similares a los descritos anteriormente (enfoques de tratamiento biológico secundario/terciario) para sistemas municipales.

Los estanques de estabilización de desechos son un método común de tratamiento orgánico de aguas residuales cuando se dispone de suficiente área de terreno. Los estanques de flujo continuo generalmente se clasifican según su actividad bacteriana como aeróbicos, facultativos o anaeróbicos. Los estanques aireados reciben oxígeno mediante sistemas de aireación difusa o mecánica.

La figura 8 y la figura 9 muestran esquemas de estanques de estabilización de desechos.

Figura 8. Estanque de estabilización de dos celdas: diagrama de sección transversal

EPC060F9

Figura 9. Tipos de lagunas aireadas: diagrama esquemático

EPC60F10

Prevención de la contaminación y minimización de residuos

Cuando las operaciones y los procesos de los desechos industriales en planta se analizan en su origen, a menudo se pueden controlar para evitar descargas contaminantes significativas.

Las técnicas de recirculación son enfoques importantes en los programas de prevención de la contaminación. Un ejemplo de estudio de caso es un plan de reciclaje para un efluente de aguas residuales de una curtiduría de cuero publicado por Preul (1981), que incluía la recuperación/reutilización del cromo junto con la recirculación completa de todas las aguas residuales de la curtiduría sin efluentes a ninguna corriente excepto en emergencias. El diagrama de flujo para este sistema se muestra en la figura 10.

Figura 10. Diagrama de flujo para el sistema de reciclaje de efluentes de aguas residuales de tenería

EPC60F11

Para innovaciones más recientes en esta tecnología, se remite al lector a una publicación sobre prevención de la contaminación y minimización de desechos de la Water Environment Federation (1995).

Métodos avanzados de tratamiento de aguas residuales.

Se encuentran disponibles varios métodos avanzados para grados más altos de eliminación de los componentes de la contaminación, según sea necesario. Una lista general incluye:

filtración (arena y multimedia)

precipitación química

adsorción de carbono

electrodiálisis

destilación

nitrificación

cosecha de algas

recuperación de efluentes

micro-esfuerzo

decapado de amoníaco

ósmosis inversa

intercambio iónico

aplicación de la tierra

desnitrificación

humedales.

El proceso más apropiado para cualquier situación debe determinarse sobre la base de la calidad y cantidad de las aguas residuales sin tratar, los requisitos de agua receptora y, por supuesto, los costos. Para mayor referencia, ver Metcalf y Eddy 1991, que incluye un capítulo sobre tratamiento avanzado de aguas residuales.

Estudio de caso de tratamiento avanzado de aguas residuales

El estudio de caso del Proyecto de Recuperación de Aguas Residuales de la Región Dan discutido en otra parte de este capítulo proporciona un excelente ejemplo de métodos innovadores para el tratamiento y la recuperación de aguas residuales.

Contaminación térmica

La contaminación térmica es una forma de desperdicio industrial, definida como aumentos o reducciones perjudiciales en las temperaturas normales del agua de las aguas receptoras causadas por la eliminación del calor de las instalaciones hechas por el hombre. Las industrias que producen mayor cantidad de calor residual son las plantas generadoras de energía nuclear y de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón), las acerías, las refinerías de petróleo, las plantas químicas, las fábricas de pulpa y papel, las destilerías y las lavanderías. De particular preocupación es la industria de generación de energía eléctrica que suministra energía a muchos países (p. ej., alrededor del 80% en los EE. UU.).

Impacto del calor residual en las aguas receptoras

Influencia en la capacidad de asimilación de residuos

  • El calor aumenta la oxidación biológica.
  • El calor disminuye el contenido de saturación de oxígeno del agua y disminuye la tasa de reoxigenación natural.
  • El efecto neto del calor es generalmente perjudicial durante los meses cálidos del año.
  • El efecto del invierno puede ser beneficioso en climas más fríos, donde se rompen las condiciones de hielo y se proporciona aireación superficial para los peces y la vida acuática.

 

Influencia en la vida acuática

Muchas especies tienen límites de tolerancia a la temperatura y necesitan protección, particularmente en los tramos de un arroyo o cuerpo de agua afectados por el calor. Por ejemplo, los arroyos de agua fría generalmente tienen el tipo más alto de peces deportivos como la trucha y el salmón, mientras que las aguas cálidas generalmente albergan poblaciones de peces gruesos, con ciertas especies como el lucio y el róbalo en aguas de temperatura intermedia.

Figura 11. Intercambio de calor en los límites de una sección transversal de agua receptora

EPC60F12

Análisis térmico en aguas receptoras

La figura 11 ilustra las diversas formas de intercambio de calor natural en los límites de un agua receptora. Cuando se descarga calor a un agua receptora, como un río, es importante analizar la capacidad del río para las adiciones térmicas. El perfil de temperatura de un río se puede calcular resolviendo un balance de calor similar al que se usa para calcular las curvas de hundimiento del oxígeno disuelto. Los factores principales del balance de calor se ilustran en la figura 12 para un tramo de río entre los puntos A y B. Cada factor requiere un cálculo individual que depende de ciertas variables de calor. Al igual que con un balance de oxígeno disuelto, el balance de temperatura es simplemente una suma de los activos y pasivos de temperatura para una sección determinada. Otros enfoques analíticos más sofisticados están disponibles en la literatura sobre este tema. Los resultados de los cálculos del balance de calor se pueden utilizar para establecer las limitaciones de descarga de calor y, posiblemente, ciertas restricciones de uso para una masa de agua.

Figura 12. Capacidad del río para adiciones térmicas

EPC60F13

Control de la contaminación térmica

Los principales enfoques para el control de la contaminación térmica son:

  • eficiencias operativas mejoradas de la planta de energía
  • Torres de enfriamiento
  • estanques de enfriamiento aislados
  • consideración de métodos alternativos de generación de energía, como la energía hidroeléctrica.

 

Cuando las condiciones físicas sean favorables dentro de ciertos límites ambientales, la energía hidroeléctrica debe considerarse como una alternativa a la generación de energía nuclear o con combustibles fósiles. En la generación de energía hidroeléctrica, no hay eliminación de calor y no hay descarga de aguas residuales que causen contaminación del agua.

Control de la contaminación de las aguas subterráneas

Importancia de las aguas subterráneas

Dado que los suministros de agua del mundo se extraen en gran medida de los acuíferos, es muy importante proteger estas fuentes de suministro. Se estima que más del 95% del suministro de agua dulce disponible en la Tierra se encuentra bajo tierra; en los Estados Unidos aproximadamente el 50% del agua potable proviene de pozos, según el Servicio Geológico de los Estados Unidos de 1984. Debido a que la contaminación y el movimiento del agua subterránea son de naturaleza sutil e invisible, a veces se presta menos atención al análisis y control de esta forma de degradación del agua que a la contaminación del agua superficial, que es mucho más obvia.

Figura 13. Ciclo hidrológico y fuentes de contaminación de aguas subterráneas

EPC60F14

Fuentes de contaminación subterránea

La Figura 13 muestra el ciclo hidrológico con fuentes superpuestas de contaminación de aguas subterráneas. Una lista completa de las fuentes potenciales de contaminación subterránea es extensa; sin embargo, a modo de ilustración, las fuentes más obvias incluyen:

  • vertidos de residuos industriales
  • arroyos contaminados en contacto con acuíferos
  • operaciones mineras
  • eliminación de residuos sólidos y peligrosos
  • tanques de almacenamiento subterráneos como los de petróleo
  • sistemas de riego
  • recarga artificial
  • invasión de agua de mar
  • derrames
  • estanques contaminados con fondos permeables
  • pozos de eliminación
  • campos de baldosas de tanques sépticos y pozos de lixiviación
  • perforación de pozos inadecuada
  • operaciones agrícolas
  • sales de deshielo para carreteras.

 

Los contaminantes específicos en la contaminación subterránea se clasifican además como:

  • constituyentes químicos indeseables (típicos, lista no completa) - orgánicos e inorgánicos (p. ej., cloruro, sulfato, hierro, manganeso, sodio, potasio)
  • dureza total y sólidos disueltos totales
  • constituyentes tóxicos (lista típica, no completa) - nitrato, arsénico, cromo, plomo, cianuro, cobre, fenoles, mercurio disuelto
  • características físicas indeseables - sabor, color y olor
  • pesticidas y herbicidas - hidrocarburos clorados y otros
  • materiales radiactivos - diversas formas de radiactividad
  • biológicos: bacterias, virus, parásitos, etc.
  • ácido (pH bajo) o cáustico (pH alto).

 

De los anteriores, los nitratos son de especial preocupación tanto en las aguas subterráneas como en las aguas superficiales. En los suministros de agua subterránea, los nitratos pueden causar la enfermedad metahemoglobinemia (cianosis infantil). Además, causan efectos perjudiciales de eutrofización en las aguas superficiales y ocurren en una amplia gama de recursos hídricos, según lo informado por Preul (1991). Preul (1964, 1967, 1972) y Preul y Schroepfer (1968) también informaron sobre el movimiento subterráneo de nitrógeno y otros contaminantes.

Viajes de contaminación en dominio subterráneo

El movimiento del agua subterránea es extremadamente lento y sutil en comparación con el viaje de las aguas superficiales en el ciclo hidrológico. Para una comprensión simple del recorrido del agua subterránea ordinaria en condiciones ideales de flujo constante, la Ley de Darcy es el enfoque básico para la evaluación del movimiento del agua subterránea con números de Reynolds bajos. (R):

V = K(dh/dl)

dónde:

V = velocidad del agua subterránea en el acuífero, m/día

K = coeficiente de permeabilidad del acuífero

(dh/dl) = gradiente hidráulico que representa la fuerza motriz del movimiento.

En los viajes de contaminantes subterráneos, las aguas subterráneas ordinarias (H2O) es generalmente el fluido portador y se puede calcular para moverse a una velocidad de acuerdo con los parámetros de la Ley de Darcy. Sin embargo, la tasa de viaje o la velocidad de un contaminante, como un químico orgánico o inorgánico, puede ser diferente debido a los procesos de dispersión hidrodinámica y advección. Ciertos iones se mueven más lento o más rápido que la velocidad general del flujo de agua subterránea como resultado de las reacciones dentro de los medios acuíferos, por lo que pueden clasificarse como "reactivos" o "no reactivos". Las reacciones son generalmente de las siguientes formas:

  • reacciones físicas entre el contaminante y el acuífero y/o el líquido de transporte
  • reacciones químicas entre el contaminante y el acuífero y/o el líquido de transporte
  • acciones biológicas sobre el contaminante.

 

Los siguientes son típicos de los contaminantes subterráneos reactivos y no reactivos:

  • contaminantes reactivos: cromo, iones de amonio, calcio, sodio, hierro, etc.; cationes en general; constituyentes biológicos; constituyentes radiactivos
  • contaminantes no reactivos: cloruro, nitrato, sulfato, etc.; ciertos aniones; ciertos productos químicos pesticidas y herbicidas.

 

Al principio, podría parecer que los contaminantes que reaccionan son los peores, pero esto puede no ser siempre el caso porque las reacciones detienen o retardan las concentraciones de viaje de los contaminantes, mientras que el viaje de los contaminantes que no reaccionan puede estar en gran medida desinhibido. Ciertos productos domésticos y agrícolas "suaves" ahora están disponibles que se degradan biológicamente después de un período de tiempo y, por lo tanto, evitan la posibilidad de contaminación de las aguas subterráneas.

Remediación de acuíferos

La prevención de la contaminación subterránea es obviamente el mejor enfoque; sin embargo, la existencia descontrolada de condiciones de contaminación del agua subterránea por lo general se da a conocer después de su ocurrencia, por ejemplo, por quejas de los usuarios de pozos de agua en el área. Desafortunadamente, en el momento en que se reconoce el problema, es posible que se hayan producido daños graves y sea necesario remediarlo. La remediación puede requerir extensas investigaciones de campo hidrogeológicas con análisis de laboratorio de muestras de agua para establecer el alcance de las concentraciones de contaminantes y las columnas de desplazamiento. A menudo, los pozos existentes se pueden usar en el muestreo inicial, pero los casos severos pueden requerir perforaciones extensas y muestreos de agua. Estos datos se pueden analizar para establecer las condiciones actuales y hacer predicciones de condiciones futuras. El análisis del viaje de la contaminación de las aguas subterráneas es un campo especializado que a menudo requiere el uso de modelos informáticos para comprender mejor la dinámica de las aguas subterráneas y hacer predicciones bajo diversas limitaciones. En la bibliografía se dispone de varios modelos informáticos bidimensionales y tridimensionales para este fin. Para enfoques analíticos más detallados, se remite al lector al libro de Freeze y Cherry (1987).

Prevención de la contaminación

El enfoque preferido para la protección de los recursos de aguas subterráneas es la prevención de la contaminación. Aunque los estándares de agua potable generalmente se aplican al uso de suministros de agua subterránea, los suministros de agua cruda requieren protección contra la contaminación. Las entidades gubernamentales como los ministerios de salud, las agencias de recursos naturales y las agencias de protección ambiental son generalmente responsables de tales actividades. Los esfuerzos de control de la contaminación de las aguas subterráneas se dirigen en gran medida a la protección de los acuíferos y la prevención de la contaminación.

La prevención de la contaminación requiere controles de uso de la tierra en forma de zonificación y ciertas regulaciones. Las leyes pueden aplicarse a la prevención de funciones específicas como particularmente aplicables a fuentes puntuales o acciones que potencialmente pueden causar contaminación. El control mediante la zonificación del uso de la tierra es una herramienta de protección de las aguas subterráneas que es más eficaz a nivel de gobierno municipal o de condado. Los programas de protección de acuíferos y bocas de pozo, como se analiza a continuación, son ejemplos destacados de prevención de la contaminación.

Un programa de protección de acuíferos requiere establecer los límites del acuífero y sus áreas de recarga. Los acuíferos pueden ser de tipo confinado o no confinado y, por lo tanto, deben ser analizados por un hidrólogo para tomar esta determinación. La mayoría de los principales acuíferos son generalmente bien conocidos en los países desarrollados, pero otras áreas pueden requerir investigaciones de campo y análisis hidrogeológicos. El elemento clave del programa en la protección del acuífero de la degradación de la calidad del agua es el control del uso de la tierra sobre el acuífero y sus áreas de recarga.

La protección de cabeza de pozo es un enfoque más definitivo y limitado que se aplica al área de recarga que contribuye a un pozo en particular. El gobierno federal de los EE. UU. mediante las enmiendas aprobadas en 1986 a la Ley de Agua Potable Segura (SDWA) (1984) ahora exige que se establezcan áreas de protección específicas para los pozos de suministro público. El área de protección del cabezal del pozo (WHPA) se define en la SDWA como “el área superficial y subterránea que rodea un pozo de agua o un campo de pozos, que abastece a un sistema público de suministro de agua, a través de la cual es razonablemente probable que los contaminantes se muevan hacia y alcancen dicho pozo o pozo de agua”. campo." El principal objetivo del programa WHPA, tal como lo describe la EPA de EE. UU. (1987), es la delimitación de áreas de protección de pozos con base en criterios seleccionados, operaciones de pozos y consideraciones hidrogeológicas.

 

Atrás

Concepción y diseño

El Proyecto de Recuperación de Aguas Residuales Municipales de la Región Dan es el proyecto más grande de su tipo en el mundo. Consiste en instalaciones para el tratamiento y recarga de aguas subterráneas de aguas residuales municipales del Área Metropolitana de la Región de Dan, un conglomerado de ocho ciudades alrededor de Tel Aviv, Israel, con una población combinada de alrededor de 1.5 millones de habitantes. El proyecto fue creado con el propósito de recolección, tratamiento y disposición de aguas residuales municipales. El efluente recuperado, después de un período de detención relativamente largo en el acuífero subterráneo, se bombea para uso agrícola sin restricciones, irrigando el árido Negev (la parte sur de Israel). En la figura 1 se muestra un esquema general del proyecto. El proyecto se estableció en la década de 1960 y ha estado creciendo continuamente. En la actualidad, el sistema recoge y trata alrededor de 110 x 106 m3 por año. Dentro de unos años, en su etapa final, el sistema manejará de 150 a 170 x 106 m3 por año.

Figura 1. Planta de recuperación de aguas residuales de la región de Dan: disposición

EPC065F1

Se sabe que las plantas de tratamiento de aguas residuales crean una multitud de problemas ambientales y de salud ocupacional. El proyecto de la Región Dan es un sistema único de importancia nacional que combina el beneficio nacional junto con un ahorro considerable de recursos hídricos, alta eficiencia de tratamiento y producción de agua barata, sin crear riesgos laborales excesivos.

A lo largo del diseño, la instalación y la operación de rutina del sistema, se ha prestado especial atención a las cuestiones de saneamiento del agua e higiene ocupacional. Se han tomado todas las precauciones necesarias para garantizar que las aguas residuales recuperadas sean prácticamente tan seguras como el agua potable normal, en caso de que las personas las beban o las traguen accidentalmente. Asimismo, se ha prestado la debida atención al tema de reducir al mínimo cualquier posible exposición a accidentes u otros peligros biológicos, químicos o físicos que puedan afectar a los trabajadores de la planta de tratamiento de aguas residuales propiamente dicha o a otros trabajadores que participen en la disposición y uso agrícola. del agua regenerada.

En la Etapa Uno del proyecto, las aguas residuales fueron tratadas biológicamente por un sistema de estanques de oxidación facultativa con recirculación y tratamiento químico adicional por un proceso de cal-magnesio, seguido por la detención del efluente de alto pH en “estanques de pulido”. El efluente parcialmente tratado se recargó al acuífero subterráneo regional por medio de las cuencas de expansión de Soreq.

En la Segunda Etapa, las aguas residuales conducidas a la planta de tratamiento se someten a un tratamiento mecánico-biológico mediante un proceso de lodos activados con nitrificación-desnitrificación. El efluente secundario se recarga a las aguas subterráneas por medio de las cuencas de expansión Yavneh 1 y Yavneh 2.

El sistema completo consta de una serie de elementos diferentes que se complementan entre sí:

  • un sistema de planta de tratamiento de aguas residuales, compuesto por una planta de lodos activados (la planta biomecánica), que trata la mayor parte de los desechos, y por un sistema de lagunas de oxidación y depuración utilizadas principalmente para el tratamiento de los excesos de aguas residuales
  • un sistema de recarga de aguas subterráneas para el efluente tratado, que consiste en balsas de esparcimiento, en dos sitios diferentes (Yavneh y Soreq), que se inundan intermitentemente; el efluente absorbido pasa por la zona no saturada del suelo y por una porción del acuífero, y crea una zona especial que se dedica al tratamiento complementario de efluentes y almacenamiento estacional, que se denomina SAT (suelo-tratamiento-acuífero)
  • redes de pozos de observación (53 pozos en total) que rodean las balsas de recarga y permiten monitorear la eficiencia del proceso de tratamiento
  • redes de pozos de recuperación (un total de 74 pozos activos en 1993) que rodean los sitios de recarga
  • una tubería especial y separada de conducción de agua recuperada para el riego sin restricciones de áreas agrícolas en el Negev; esta tubería principal se llama "La Tercera Línea del Negev" y complementa el sistema de suministro de agua al Negev, que incluye otras dos principales líneas principales de suministro de agua dulce.
  • una instalación para la cloración del efluente, que consta, en la actualidad, de tres sitios de cloración (dos más se agregarán en el futuro)
  • seis reservorios operativos a lo largo del sistema de conducción, que regulan las cantidades de agua bombeada y consumida a lo largo del sistema
  • un sistema de distribución de efluentes, compuesto por 13 zonas de presión principales, a lo largo de la tubería principal de efluentes, que suministran el agua tratada a los consumidores
  • un sistema de seguimiento integral que supervisa y controla la operación completa del proyecto.

 

Descripción del Sistema de Recuperación

El esquema general del sistema de recuperación se presenta en la figura 1 y el diagrama de flujo en la figura 2. El sistema consta de los siguientes segmentos: planta de tratamiento de aguas residuales, campos de recarga de agua, pozos de recuperación, sistema de conducción y distribución, instalación de cloración y un monitoreo integral. sistema.

Figura 2. Diagrama de flujo del Proyecto Región Dan

EPC065F2

La planta de tratamiento de aguas residuales

La planta de tratamiento de aguas residuales del Área Metropolitana de la Región Dan recibe los desechos domésticos de las ocho ciudades de la región, y también maneja parte de sus desechos industriales. La planta está ubicada dentro de las dunas de arena de Rishon-Lezion y se basa principalmente en el tratamiento secundario de los desechos mediante el método de lodos activados. Algunos de los desechos, principalmente durante las descargas de flujo máximo, se tratan en otro sistema más antiguo de estanques de oxidación que ocupan un área de 300 acres. Los dos sistemas juntos pueden manejar, en la actualidad, alrededor de 110 x 106 m3 por año.

Los campos de recarga

Los efluentes de la planta de tratamiento se bombean a tres sitios diferentes ubicados dentro de las dunas de arena regionales, donde se esparcen sobre la arena y se filtran hacia el acuífero subterráneo para su almacenamiento temporal y para un tratamiento adicional dependiente del tiempo. Dos de los balsas de esparcimiento se utilizan para la recarga del efluente de la planta de tratamiento mecánico-biológico. Estos son Yavneh 1 (60 acres, ubicado a 7 km al sur de la planta) y Yavneh 2 (45 acres, 10 km al sur de la planta); el tercer estanque se utiliza para la recarga de una mezcla del efluente de las lagunas de oxidación y una determinada fracción de la planta de tratamiento biomecánico que se requiere para mejorar la calidad del efluente al nivel necesario. Este es el sitio de Soreq, que tiene un área de aproximadamente 60 acres y está ubicado al este de los estanques.

Los pozos de recuperación

Alrededor de los sitios de recarga existen redes de pozos de observación a través de los cuales se rebombea el agua recargada. No todos los 74 pozos en operación en 1993 estuvieron activos durante todo el proyecto. En 1993 se recuperaron un total de unos 95 millones de metros cúbicos de agua de los pozos del sistema y se bombearon a la Tercera Línea del Negev.

Los sistemas de transporte y distribucin

El agua bombeada de los distintos pozos de recuperación se recoge en el sistema de conducción y distribución de la Tercera Línea. El sistema de transporte se compone de tres secciones, con una longitud combinada de 87 km y un diámetro que oscila entre 48 y 70 pulgadas. A lo largo del sistema de conducción se construyeron seis reservorios operativos diferentes, “flotantes” en la línea principal, con el fin de regular el flujo de agua del sistema. El volumen de explotación de estos embalses oscila entre los 10,000 m3 a 100,000 m3.

El agua que fluye en el sistema de la Tercera Línea se suministró a los clientes en 1993 a través de un sistema de 13 zonas de presión principales. Numerosos consumidores de agua, en su mayoría granjas, están conectados a estas zonas de presión.

El sistema de cloración

La finalidad de la cloración que se realiza en la Tercera Línea es “romper la conexión humana”, lo que significa eliminar cualquier posibilidad de existencia de microorganismos de origen humano en el agua de la Tercera Línea. A lo largo del transcurso del monitoreo se encontró que existe un aumento considerable de microorganismos fecales durante la permanencia del agua regenerada en los reservorios de agua. Por lo tanto, se decidió agregar más puntos de cloración a lo largo de la línea y, en 1993, tres puntos de cloración separados funcionaban de manera rutinaria. Próximamente se añadirán al sistema dos puntos de cloración más. El cloro residual oscila entre 0.4 y 1.0 mg/l de cloro libre. Este método, por el cual se mantienen bajas concentraciones de cloro libre en varios puntos a lo largo del sistema en lugar de una sola dosis masiva al comienzo de la línea, asegura la ruptura de la conexión humana y al mismo tiempo permite que los peces vivan en los embalses. . Además, este método de cloración desinfectará el agua en las secciones aguas abajo del sistema de transporte y distribución, en caso de que los contaminantes ingresaran al sistema en un punto aguas abajo del punto de cloración inicial.

El sistema de vigilancia

La operación del sistema de recuperación de la Tercera Línea del Negev depende del funcionamiento rutinario de una configuración de monitoreo que es supervisada y controlada por una entidad científica profesional e independiente. Este organismo es el Instituto de Investigación y Desarrollo del Technion - Instituto de Tecnología de Israel, en Haifa, Israel.

El establecimiento de un sistema de monitoreo independiente ha sido un requisito obligatorio del Ministerio de Salud de Israel, la autoridad legal local según la Ordenanza de Salud Pública de Israel. La necesidad de establecer esta configuración de monitoreo surge del hecho de que:

  1. Este proyecto de recuperación de aguas residuales es el más grande del mundo.
  2. Comprende algunos elementos no rutinarios con los que aún no se ha experimentado.
  3. El agua recuperada se utilizará para el riego ilimitado de cultivos agrícolas.

 

Por lo tanto, el papel principal del sistema de monitoreo es asegurar la calidad química y sanitaria del agua suministrada por el sistema y emitir advertencias sobre cualquier cambio en la calidad del agua. Además, la instalación de monitoreo está realizando un seguimiento de todo el proyecto de recuperación de la Región Dan, investigando también ciertos aspectos, como la operación de rutina de la planta y la calidad químico-biológica de su agua. Esto es necesario para determinar la adaptabilidad del agua de la Tercera Línea para riego ilimitado, no solo desde el punto de vista sanitario sino también desde el punto de vista agrícola.

El diseño de monitoreo preliminar fue diseñado y preparado por Mekoroth Water Co., el principal proveedor de agua israelí y el operador del proyecto de la Región Dan. Un comité directivo especialmente designado ha estado revisando el programa de monitoreo periódicamente y lo ha ido modificando de acuerdo con la experiencia acumulada obtenida a través de la operación de rutina. El programa de monitoreo abordó los diversos puntos de muestreo a lo largo del sistema de la Tercera Línea, los diversos parámetros investigados y la frecuencia de muestreo. El programa preliminar se refería a varios segmentos del sistema, a saber, los pozos de recuperación, la línea de conducción, los embalses, un número limitado de conexiones de consumo, así como la presencia de pozos de agua potable en las cercanías de la planta. La lista de parámetros incluidos dentro del cronograma de monitoreo de la Tercera Línea se presenta en la tabla 1.

Tabla 1. Lista de parámetros investigados

Ag

Silver

μg / l

Al

Aluminio

μg / l

ALG

Algas

nº/100 ml

ALKM

Alcalinidad como CaCO3

mg / l

As

Arsénico

μg / l

B

Boro

mg / l

Ba

Bario

μg / l

BOD

Demanda de oxigeno bioquímico

mg / l

Br

Bromuro

mg / l

Ca

Calcio

mg / l

Cd

Cadmio

μg / l

Cl

Cloruro

mg / l

CLDE

demanda de cloro

mg / l

CLRL

clorofila

μg / l

CN

Cianuros

μg / l

Co

Cobalt

μg / l

COLOR

Color (platino cobalto)

 

DQO

Demanda química de oxígeno

mg / l

Cr

Cromo

μg / l

Cu

Cobre

μg / l

DO

Oxígeno disuelto como O2

mg / l

DOC

Carbono orgánico disuelto

mg / l

DS10

Sólidos disueltos a 105 ºC

mg / l

DS55

Sólidos disueltos a 550 ºC

mg / l

EC

Conductividad eléctrica

µmhos/cm

ENTR

Enterococo

nº/100 ml

F

Fluoruro

mg / l

FCOL

coliformes fecales

nº/100 ml

Fe

Plancha para ropa

μg / l

DURO

Dureza como CaCO3

mg / l

HCO3

Bicarbonato como HCO3

mg / l

Hg

Mercurio

μg / l

K

Potasio

mg / l

Li

Litio

μg / l

MBA

Detergentes

μg / l

Mg

Magnesio

mg / l

Mn

Magnesio

μg / l

Mo

Molibdeno

μg / l

Na

Sodio (sal)

mg / l

NH4 +

Amoníaco como NH4 +

mg / l

Ni

Níquel

μg / l

NKJT

Nitrógeno total Kjeldahl

mg / l

NO2

Nitrito como NO2

mg / l

NO3

Nitrato como NO3

mg / l

OLOR

Número de olor del umbral de olor

 

OG

Aceite y grasa

μg / l

Pb

Lidera

μg / l

PEN

Fenoles

μg / l

doctorado

pH medido en el campo

 

PO4

Fosfato como PO4 -2

mg / l

PTO

Fósforo total como P

mg / l

RSCL

Cloro libre residual

mg / l

SAR

Relación de adsorción de sodio

 

Se

Selenio

μg / l

Si

Sílice como H2SiO3

mg / l

Sn

Estaño

μg / l

SO4

Sulfato

mg / l

Sr

Estroncio

μg / l

SS10

Sólidos en suspensión a 100 ºC

mg / l

SS55

Sólidos en suspensión a 550 ºC

mg / l

GECT

Estreptococo

nº/100 ml

T

Temperatura

ºC

TCOL

coliformes totales

nº/100 ml

TOTB

Bacterias totales

nº/100 ml

TS10

Sólidos totales a 105 ºC

mg / l

TS55

Sólidos totales a 550 ºC

mg / l

Turba

Turbiedad

NTU

UV

UV (absorb. a 254 nm)(/cm x 10)

 

Zn

Zinc

μg / l

 

Monitoreo de pozos de recuperación

El programa de muestreo de los pozos de recuperación se basa en una medición bimensual o trimestral de algunos “parámetros indicadores” (tabla 2). Cuando la concentración de cloruros en el pozo muestreado excede en más del 15 % el nivel inicial de cloruros del pozo, se interpreta como un aumento “significativo” de la porción del efluente recuperado dentro del agua del acuífero subterráneo, y el pozo se transfiere a la siguiente categoría de muestreo. Aquí se determinan 23 “características-parámetros”, una vez cada tres meses. En algunos de los pozos, una vez al año, se realiza una investigación completa del agua, que incluye 54 parámetros diferentes.

Tabla 2. Los diversos parámetros investigados en los pozos de recuperación

Grupo A

Grupo B

Grupo C

Parámetros indicadores

Parámetros característicos

Parámetros de prueba completa

1. Cloruros
2. Conductividad eléctrica
3. Detergentes
4. Absorción ultravioleta
5. Oxígeno disuelto

Grupo A y:
6. Temperaturas
7 pH
8. Turbidez
9. Sólidos disueltos
10. Carbono orgánico disuelto
11. Alcalinidad
12. dureza
13. Calcio
14. Magnesio
15. Sodio
16. Potasio
17. Nitratos
18. Nitritos
19 Amoníaco
20. Nitrógeno total Kjeldahl
21. fósforo total
22. Sulfato
23. Boro

Grupos A+B y:
24. Sólidos en suspensión
25. Virus entéricos
26. Recuento bacteriano total
27. Coliformes
28. coli fecal
29. Estreptococo fecal
30. Zinc
31. Aluminio
32. Arsénico
33. hierro
34. bario
35. Plata
36. mercurio
37. Cromo
38. Litio
39. molibdeno
40. manganeso
41. cobre
42 Níquel
43. selenio
44. estroncio
45 Dirigir
46. ​​Fluoruro
47. Cianuros
48. Cadmio
49 Cobalto
50. Fenoles
51. Aceite mineral
52. TOC
53. Olor
54. Color

 

Supervisión del sistema de transporte

El sistema de conducción, cuya longitud es de 87 km, se controla en siete puntos centrales a lo largo de la línea de aguas residuales. En estos puntos se muestrean 16 parámetros diferentes una vez al mes. Estos son: PHFD, DO, T, EC, SS10, S.S.55, UV, TURBINA, NO3 +, PTOT, ALKM, DOC, TOTB, TCOL, FCOL y ENTR. Los parámetros que no se espera que cambien a lo largo del sistema se miden solo en dos puntos de muestreo: al principio y al final de la línea de transporte. Estos son: Cl, K, Na, Ca, Mg, DURO, B, DS, SO4 -2, NH4 +, Yo no he2 y MBA. En esos dos puntos de muestreo, una vez al año, se muestrean diversos metales pesados ​​(Zn, Sr, Sn, Se, Pb, Ni, Mo, Mn, Li, Hg, Fe, Cu, Cr, Co, Cd, Ba, As, Al, Ag).

Monitoreo de embalses

La configuración de monitoreo de los embalses de Tercera Línea se basa principalmente en el examen de un número limitado de parámetros que sirven como indicadores del desarrollo biológico en los embalses y para identificar la entrada de contaminantes externos. Se muestrean cinco reservorios, una vez al mes, para: PHFD, T, DO, Total SS, Volatile SS, DOC, CLRL, RSCL, TCOL, FCOL, STRP y ALG. En estos cinco reservorios también se muestrea Si, una vez cada dos meses. Todos estos parámetros también se muestrean en otro embalse, Zohar B, con una frecuencia de seis veces al año.

Resumen

El Proyecto de recuperación de la región de Dan suministra agua recuperada de alta calidad para el riego sin restricciones del Néguev israelí.

La Etapa Uno de este proyecto está en operación parcial desde 1970 y en operación completa desde 1977. De 1970 a 1993, una cantidad total de aguas residuales crudas de 373 millones de metros cúbicos (MCM) fue transportada a las lagunas de oxidación facultativa, y una cantidad total de agua de Se extrajeron 243 MCM del acuífero en el período 1974-1993 y se suministraron al sur del país. Parte del agua se perdió, principalmente debido a la evaporación y la filtración de los estanques. En 1993, estas pérdidas ascendieron a alrededor del 6.9% de las aguas residuales sin tratar transportadas a la planta de la Etapa Uno (Kanarek 1994).

La planta de tratamiento mecánico-biológico, Etapa Dos del proyecto, ha estado en operación desde 1987. Durante el período de operación 1987-1993, se condujo a la planta de tratamiento mecánico-biológico una cantidad total de aguas residuales sin tratar de 478 MMC. En 1993, alrededor de 103 MCM de agua (95 MCM de agua recuperada más 8 MCM de agua potable) se transportaron a través del sistema y se usaron para el riego ilimitado del Negev.

El agua de los pozos de recuperación representa la calidad del agua del acuífero subterráneo. La calidad del agua del acuífero está cambiando todo el tiempo como resultado de la filtración de efluentes en ella. La calidad del agua del acuífero se aproxima a la del efluente para aquellos parámetros que no son influenciados por los procesos de Tratamiento Suelo-Acuífero (SAT), mientras que los parámetros que son afectados por el paso a través de las capas del suelo (p. ej., turbidez, sólidos en suspensión, amoniaco, carbono orgánico, etc.) muestran valores considerablemente más bajos. Cabe destacar el contenido de cloruro del agua del acuífero, que aumentó en un período reciente de cuatro años entre un 15 y un 26 %, como lo demuestra el cambio en la calidad del agua en los pozos de recuperación. Este cambio indica la continua sustitución del agua del acuífero por efluentes con un contenido de cloruros considerablemente mayor.

La calidad del agua en los seis embalses del sistema de la Tercera Línea está influenciada por cambios biológicos y químicos que ocurren dentro de los embalses abiertos. El contenido de oxígeno aumenta como resultado de la fotosíntesis de las algas y debido a la disolución del oxígeno atmosférico. Las concentraciones de varios tipos de bacterias también aumentan como resultado de la contaminación aleatoria por parte de la fauna acuática que reside cerca de los embalses.

La calidad del agua suministrada a los clientes a lo largo del sistema depende de la calidad del agua de los pozos de recuperación y los embalses. La cloración obligatoria del agua del sistema constituye una salvaguarda adicional contra el uso erróneo del agua como agua potable. La comparación de los datos de agua de la Tercera Línea con los requisitos del Ministerio de Salud de Israel con respecto a la calidad de las aguas residuales para uso agrícola ilimitado muestra que la mayoría de las veces la calidad del agua satisface plenamente los requisitos.

En conclusión, se puede decir que el sistema de recuperación y utilización de aguas residuales de Third Line ha sido un exitoso proyecto ambiental y nacional israelí. Ha resuelto el problema de la eliminación sanitaria de las aguas residuales de la Región Dan y, al mismo tiempo, ha aumentado el balance hídrico nacional en un factor de aproximadamente el 5%. En un país árido como Israel, donde el suministro de agua, especialmente para uso agrícola, es bastante limitado, esta es una verdadera contribución.

El costo de la operación de recarga y mantenimiento del agua regenerada, en 1993, fue de alrededor de 3 centavos de dólar por m3 (0.093 NIS/m3).

El sistema ha estado funcionando desde finales de la década de 1960 bajo la estricta vigilancia del Ministerio de Salud de Israel y del departamento de seguridad e higiene en el trabajo de Mekoroth. No ha habido informes de ninguna enfermedad ocupacional como resultado de la operación de este sistema intrincado y completo.

 

Atrás

Miércoles, marzo de 09 2011 17: 00

Principios de la Gestión de Residuos

La conciencia medioambiental está conduciendo a una rápida transformación de las prácticas de gestión de residuos. La interpretación de este cambio es necesaria antes de examinar con más detalle los métodos que se aplican a la gestión de desechos y al manejo de residuos.

Los principios modernos de la gestión de residuos se basan en el paradigma de una conexión engranada entre la biosfera y la antroposfera. Un modelo global (figura 1) que relaciona estos dos ámbitos se basa en el supuesto de que todos los materiales extraídos del medio ambiente acaban como residuos bien directamente (del sector productivo) o indirectamente (del sector reciclado), teniendo en cuenta que todos los desechos de consumo regresan a este sector de reciclaje, ya sea para su reciclaje y/o eliminación.

Figura 1. Un modelo global de los principios de la gestión de residuos

EPC070F1

Desde esta perspectiva, el reciclaje debe definirse de manera amplia: desde el reciclaje de objetos completos (retornables), hasta el reciclaje de objetos para algunos de sus repuestos (por ejemplo, automóviles, computadoras), hasta la producción de nuevos materiales (por ejemplo, papel y cartón, latas) o la producción de objetos similares (reciclaje, downcycling, etc.). A largo plazo, este modelo se puede visualizar como un sistema de estado estacionario en el que los bienes terminan como desperdicio después de unos días o, a menudo, unos años.

 

 

 

 

 

Deducciones del Modelo

Se pueden hacer algunas deducciones importantes a partir de este modelo, siempre que los diversos flujos estén claramente definidos. A los efectos de este modelo:

  • Po= la entrada anual de materiales extraídos del medio ambiente (bio-, hidro- o litosferas). En estado estacionario, este insumo es igual a la disposición final anual de residuos.
  • P = la producción anual de bienes de Po.
  • C=el flujo anual de bienes en la antroposfera.
  • R=el flujo anual de residuos convertidos en bienes a través del reciclaje. (En estado estacionario: C=R+ P)
  • p=la efectividad de la producción, medida como la relación de P/Po.
  • Si r = la efectividad del reciclaje, medida como la relación de R/C, entonces la relación es: C/Po=p(1-r).
  • Si C/Po=C*; entonces C* es la relación entre los bienes y los materiales extraídos de la naturaleza.

 

En otras palabras, C* es una medida de la malla de la conexión entre el medio ambiente y la antroposfera. Está relacionado con la eficiencia de la producción y de los sectores de reciclaje. La relación entre C*, p y r, que es una función de utilidad, se puede graficar como en la figura 2, que muestra el intercambio explícito entre p y r, para un valor seleccionado de C*.

Figura 2. Una función de utilidad que ilustra las compensaciones de reciclaje de producción

EPC070F2

En el pasado, la industria se ha desarrollado en la línea de un aumento de la eficiencia de la producción, p. Actualmente, a finales de la década de 1990, el precio de la disposición de residuos por dispersión a la atmósfera, en cuerpos de agua o en suelos (vertederos incontrolados), o el entierro de residuos en depósitos confinados ha aumentado muy rápidamente, como resultado de normas cada vez más estrictas normas de protección del medio ambiente. En estas condiciones, se ha vuelto económicamente atractivo aumentar la efectividad del reciclaje (en otras palabras, aumentar r). Esta tendencia persistirá durante las próximas décadas.

Debe cumplirse una condición importante para mejorar la eficacia del reciclaje: los residuos a reciclar (en otras palabras, las materias primas de segunda generación) deben ser lo más “puros” posible (es decir, libres de elementos no deseados que impedir el reciclaje). Esto se logrará únicamente mediante la implementación de una política generalizada de “no mezclar” los desechos domésticos, comerciales e industriales en la fuente. Esto a menudo se denomina incorrectamente clasificación en la fuente. Clasificar es separar; pero la idea es precisamente no tener que separar almacenando las distintas categorías de residuos en contenedores o lugares separados hasta su recogida. El paradigma de la gestión de residuos moderna es la no mezcla de residuos en la fuente para permitir un aumento en la eficiencia del reciclaje y así lograr una mejor relación de bienes por material extraído del medio ambiente.

Prácticas de gestión de residuos

Los residuos se pueden agrupar en tres grandes categorías, dependiendo de su producción:

  1. del sector primario de producción (minería, silvicultura, agricultura, ganadería, pesca)
  2. de la industria de producción y transformación (alimentos, equipos, productos de todo tipo)
  3. del sector consumo (hogares, empresas, transporte, comercio, construcción, servicios, etc.).

 

Los residuos también pueden clasificarse por decreto legislativo:

  • residuos municipales y residuos mixtos de empresas que pueden ser agregados como residuos municipales, ya que ambos consisten en las mismas categorías de residuos y son de pequeño tamaño (verduras, papel, metales, vidrio, plásticos, etc.), aunque en diferentes proporciones.
  • Residuos urbanos voluminosos (mobiliario, equipos, vehículos, residuos de construcción y demolición distintos del material inerte)
  • residuos sujetos a legislación especial (por ejemplo, peligrosos, infecciosos, radiactivos).

 

Gestión de residuos comerciales municipales y ordinarios:

Recolectados por camiones, estos desechos pueden ser transportados (directamente o por estaciones de transferencia de carretera a carretera, de carretera a ferrocarril o de carretera a vía fluvial y medios de transporte de larga distancia) a un vertedero o a una planta de tratamiento de materiales. valorización (selección mecánica, compostaje, biometanización), o para valorización energética (incinerador de rejilla o horno, pirólisis).

Las plantas de tratamiento producen cantidades proporcionalmente pequeñas de residuos que pueden ser más peligrosos para el medio ambiente que los desechos originales. Por ejemplo, los incineradores producen cenizas volantes con un contenido muy alto de metales pesados ​​y químicos complejos. Estos residuos a menudo están clasificados por la legislación como residuos peligrosos y requieren una gestión adecuada. Las plantas de tratamiento se diferencian de los vertederos porque son “sistemas abiertos” con entradas y salidas, mientras que los vertederos son esencialmente “sumideros” (si se descuida la pequeña cantidad de lixiviados que merecen tratamiento adicional y la producción de biogás, que puede ser una fuente explotada de energía en vertederos muy grandes).

Equipos industriales y domésticos:

La tendencia actual, que también tiene aportes comerciales, es que los productores de los sectores de residuos (por ejemplo, automóviles, computadoras, máquinas) sean los responsables del reciclaje. Los residuos son entonces desechos peligrosos o son similares a los desechos ordinarios de las empresas.

Residuos de construcción y demolición:

El aumento de los precios de los vertederos es un incentivo para una mejor clasificación de estos residuos. La separación de los residuos peligrosos y combustibles de la gran cantidad de materiales inertes permite eliminar estos últimos a un ritmo mucho más bajo que los residuos mixtos.

Residuos especiales:

Los residuos químicamente peligrosos deben ser tratados mediante neutralización, mineralización, insolubilización o inertes antes de que puedan ser depositados en vertederos especiales. Los desechos infecciosos se queman mejor en incineradores especiales. Los residuos radiactivos están sujetos a una legislación muy estricta.

Gestión de Residuos

Los residuos de producción y consumo que no se pueden reciclar, reciclar, reutilizar o incinerar para producir energía deben eliminarse eventualmente. La toxicidad para el medio ambiente de estos residuos debe reducirse según el principio de “la mejor tecnología disponible a un precio aceptable”. Luego de este tratamiento, los residuos deben ser depositados en sitios donde no contaminen el agua y el ecosistema y no se propaguen a la atmósfera, al mar oa lagos y arroyos.

Los depósitos de desechos generalmente se fechan mediante la combinación de aislamiento de múltiples capas (usando arcilla, geotextiles, láminas de plástico, etc.), la desviación de toda el agua exógena y capas de cobertura impermeables. Los depósitos permanentes deben ser monitoreados durante décadas. Las restricciones sobre el uso de la tierra de un sitio de depósito también deben controlarse durante largos períodos de tiempo. Los sistemas de drenaje controlado de lixiviados o gases son necesarios en la mayoría de los casos.

Los residuos más bioquímicamente estables y químicamente inertes del tratamiento de desechos requieren condiciones menos estrictas para su eliminación final, lo que hace que sea menos difícil encontrar un sitio de depósito para ellos dentro de la región de producción de los desechos. De esta manera se podría evitar la exportación de desechos o sus residuos, que siempre despiertan reacciones NIMBY (Not In My Back Yard).

 

Atrás

Miércoles, marzo de 09 2011 17: 04

Manejo y Reciclaje de Residuos Sólidos

Los desechos sólidos se describen tradicionalmente como productos residuales, que representan un costo cuando se debe recurrir a la disposición final.

La gestión de los desechos abarca un conjunto complejo de impactos potenciales sobre la salud y la seguridad humanas y el medio ambiente. Los impactos, aunque el tipo de peligros pueden ser similares, deben distinguirse para tres tipos distintos de operación:

  • manipulación y almacenamiento en el productor de residuos
  • recogida y transporte
  • clasificación, procesamiento y eliminación.

 

Se debe tener en cuenta que los riesgos para la salud y la seguridad surgirán cuando los desechos se produzcan en primer lugar: en la fábrica o con el consumidor. Por lo tanto, el almacenamiento de desechos en el generador de desechos, y especialmente cuando los desechos se separan en la fuente, puede causar un impacto dañino en el entorno cercano. Este artículo se centrará en un marco para comprender las prácticas de gestión de residuos sólidos y situar los riesgos de salud y seguridad ocupacional asociados con las industrias de recolección, transporte, procesamiento y eliminación de residuos.

¿Por qué Gestión de Residuos Sólidos?

El manejo de los desechos sólidos se vuelve necesario y relevante cuando la estructura de la sociedad cambia de una agricultura con baja densidad y población generalizada a una población urbana de alta densidad. Además, la industrialización ha introducido un gran número de productos que la naturaleza no puede, o sólo muy lentamente, descomponer o digerir. Por lo tanto, ciertos productos industriales contienen sustancias que, debido a su baja degradabilidad o incluso a sus características tóxicas, pueden acumularse en la naturaleza hasta niveles que representan una amenaza para el uso futuro de los recursos naturales por parte de la humanidad, es decir, agua potable, suelo agrícola, aire, etc. .

El objetivo de la gestión de residuos sólidos es prevenir la contaminación del medio ambiente natural.

Un sistema de gestión de residuos sólidos debe basarse en estudios técnicos y procedimientos generales de planificación que incluyan:

  • estudios y estimaciones sobre composición y cantidades de residuos
  • estudios sobre técnicas de recolección
  • estudios sobre instalaciones de procesamiento y eliminación
  • estudios sobre prevención de la contaminación del medio natural
  • estudios sobre normas de seguridad y salud en el trabajo
  • estudios de viabilidad.

 

Los estudios deben incluir aspectos de protección del medio natural y de seguridad y salud en el trabajo, considerando las posibilidades de desarrollo sostenible. Como rara vez es posible resolver todos los problemas al mismo tiempo, es importante en la etapa de planificación tener en cuenta que es útil establecer una lista de prioridades. El primer paso para resolver los peligros ambientales y laborales es reconocer la existencia de los peligros.

Principios de la Gestión de Residuos

La gestión de residuos implica una amplia y compleja gama de relaciones en materia de seguridad y salud en el trabajo. La gestión de residuos representa un proceso de producción “inverso”; el “producto” es la eliminación de materiales sobrantes. El objetivo original era simplemente recolectar los materiales, reutilizar la parte valiosa de los materiales y desechar lo que quedaba en los sitios más cercanos que no se usaban para fines agrícolas, edificios, etc. Este sigue siendo el caso en muchos países.

Las fuentes de desechos pueden describirse por las diferentes funciones en una sociedad moderna (ver tabla 1).

Tabla 1. Fuentes de residuos

Actividad

Descripción de residuos

Industria

Residuos de productos
Productos predeterminados

Al Por Mayor

Productos predeterminados

Mercado

Embalaje de transporte
Productos predeterminados
Orgánicos (del procesamiento de alimentos)
Los desperdicios de alimentos

Consumidores

Embalaje de transporte
Embalaje al por menor (papel, vidrio, metal, plástico, etc.)
Residuos de cocina (orgánicos)
Residuos peligrosos (químicos, aceite)
Residuos voluminosos (muebles usados) etc.
Desechos del jardín

Construcción y demolición

Hormigón, ladrillos, hierro, tierra, etc.

Actividades de infraestructura

Residuos del parque
Residuos de limpieza viaria
Clinkers, cenizas y gases de combustión de la producción de energía
Lodos de aguas residuales
Residuos hospitalarios

Procesamiento de residuos

Rechazos de las instalaciones de clasificación
Clinkers, cenizas y productos de limpieza de gases de combustión de
incineración

 

Cada tipo de residuo se caracteriza por su origen o qué tipo de producto era antes de convertirse en residuo. Por lo tanto, básicamente sus peligros para la salud y la seguridad deben establecerse sobre la restricción del manejo del producto por parte del productor de residuos. En cualquier caso, el almacenamiento de los residuos puede crear nuevos y más fuertes elementos de peligrosidad (actividad química y/o biológica en el período de almacenamiento).

La gestión de los residuos sólidos se puede distinguir por las siguientes etapas:

  • separación en origen en una fracción específica de residuos según las características del material
  • almacenamiento temporal en el productor de residuos en cubos, sacos, contenedores o a granel
  • recogida y transporte en vehículo:
    • Manual, equipo de caballos, motorizado, etc.
    • plataforma abierta, cuerpo de camión cerrado, unidad de compactación, etc.
  • estación de transferencia: compactación y recarga a unidades de transporte más grandes
  • instalaciones de reciclaje y/o tratamiento de residuos
  • tratamiento de residuos:
    • clasificación manual o mecánica en diferentes fracciones de material para su reciclaje
    • transformación de fracciones de residuos preclasificadas en materias primas secundarias
    • procesamiento de nuevas materias (primas)
    • incineración para reducción de volumen y/o recuperación de energía
    • digestión anaeróbica de compuestos orgánicos para la producción de acondicionadores de suelos, fertilizantes y energía (biogás)
    • compostaje de materia orgánica para la producción de acondicionadores de suelos y fertilizantes
  • deposito de basura:
    • vertedero, que debe estar diseñado y ubicado para evitar la migración de agua contaminada (lixiviados de vertedero), especialmente hacia los recursos de agua potable (recursos de agua subterránea, pozos y ríos).

El reciclaje de desechos puede tener lugar en cualquier etapa del sistema de desechos, y en cada etapa del sistema de desechos pueden surgir riesgos especiales para la salud y la seguridad en el trabajo.

En sociedades de bajos ingresos y países no industrializados, el reciclaje de residuos sólidos es un ingreso básico para los recolectores de residuos. Por lo general, no se hacen preguntas sobre los riesgos para la salud y la seguridad en estas áreas.

En los países intensamente industrializados, existe una clara tendencia a poner mayor énfasis en el reciclaje de las enormes cantidades de desechos producidos. Las razones importantes van más allá del valor directo de mercado de los residuos e incluyen la falta de instalaciones de eliminación adecuadas y la creciente conciencia pública sobre el desequilibrio entre el consumo y la protección del medio ambiente natural. Por lo tanto, la recolección de residuos y la basura se han rebautizado como reciclaje para mejorar la actividad en la mente del público, lo que ha dado como resultado una conciencia cada vez mayor de las condiciones de trabajo en el negocio de los residuos.

Hoy, las autoridades de salud y seguridad en el trabajo de los países industrializados se están enfocando en condiciones de trabajo que, hace algunos años, pasaban desapercibidas con aceptación tácita, tales como:

  • Levantamiento pesado inadecuado y cantidad excesiva de materiales manipulados por día de trabajo
  • exposición inapropiada al polvo de composición desconocida
  • impacto inadvertido por microorganismos (bacterias, hongos) y endotoxinas
  • exposición inadvertida a productos químicos tóxicos.

 

Bandas de Reciclaje

Reciclar o salvar es la palabra que abarca tanto la reutilización (uso para el mismo propósito) como la recuperación/recuperación de materiales o energía.

Las razones para implementar el reciclaje pueden cambiar según las condiciones nacionales y locales, y las ideas clave en los argumentos a favor del reciclaje pueden ser:

  • desintoxicación de desechos peligrosos cuando las autoridades establecen altos estándares ambientales
  • recuperación de recursos en áreas de bajos ingresos
  • reducción de volumen en áreas donde predomina el vertido
  • recuperación de energía en áreas donde la conversión de desechos en energía puede reemplazar los combustibles fósiles (carbón, gas natural, petróleo crudo, etc.) para la producción de energía.

 

Como se mencionó anteriormente, el reciclaje puede ocurrir en cualquier etapa del sistema de desechos, pero el reciclaje puede diseñarse para evitar que los desechos “nazcan”. Ese es el caso cuando los productos están diseñados para el reciclaje y un sistema para la recompra después del uso final, por ejemplo, depositando un depósito en los envases de bebidas (botellas de vidrio, etc.).

Por lo tanto, el reciclaje puede ir más allá de la mera implementación de recuperación o recuperación de materiales del flujo de desechos.

El reciclaje de materiales implica, en la mayoría de las situaciones, la separación o clasificación de los materiales de desecho en fracciones con un grado mínimo de finura como requisito previo para el uso de los desechos como sustituto de materias primas vírgenes o primarias.

La clasificación puede ser realizada por los productores de residuos (separación en origen), o después de la recolección, es decir, la separación en una planta de clasificación central.

Separación de fuentes

La separación en origen, con la tecnología actual, dará como resultado fracciones de desechos que están “diseñadas” para su procesamiento. Cierto grado de separación en origen es inevitable, ya que algunas mezclas de fracciones de residuos pueden separarse nuevamente en fracciones de material utilizable solo mediante un gran esfuerzo (económico). El diseño de la separación en origen siempre debe tener en cuenta el tipo final de reciclaje.

El objetivo del sistema de clasificación en origen debe ser evitar una mezcla o contaminación de las diferentes fracciones de residuos, lo que podría ser un obstáculo para un fácil reciclaje.

La recolección de fracciones de desechos clasificados en origen a menudo resultará en riesgos para la salud y la seguridad en el trabajo más claros que la recolección a granel. Esto se debe a la concentración de fracciones de desechos específicas, por ejemplo, sustancias tóxicas. La clasificación de compuestos orgánicos fácilmente degradables puede generar altos niveles de exposición a hongos peligrosos, bacterias, endotoxinas, etc., cuando los materiales se manipulan o recargan.

Clasificación central

La clasificación central puede realizarse por métodos mecánicos o manuales.

La opinión general es que la clasificación mecánica sin separación previa en la fuente mediante la tecnología conocida actual debe usarse solo para la producción de combustible derivado de residuos (RDF). Los requisitos previos para unas condiciones de trabajo aceptables son la cubierta total del equipo mecánico y el uso de "trajes espaciales" personales cuando se deba realizar el servicio y el mantenimiento.

La clasificación central mecánica con separación previa en la fuente, con la tecnología actual, no ha tenido éxito debido a las dificultades para alcanzar la eficiencia de clasificación adecuada. Cuando las características de las fracciones de residuos clasificadas se definan más claramente, y cuando estas características sean válidas a nivel nacional o internacional, entonces se puede esperar que se desarrollen nuevas técnicas apropiadas y eficientes. El éxito de estas nuevas técnicas estará íntimamente ligado a una prudente consideración a la obtención de unas condiciones de trabajo aceptables.

La clasificación central manual debe implicar la separación previa en origen para evitar riesgos para la seguridad y la salud en el trabajo (polvo, bacterias, sustancias tóxicas, etc.). La clasificación manual debe limitarse a un número limitado de "calidades" de fracciones de residuos para evitar errores de clasificación previsibles en la fuente y para facilitar las instalaciones de control en el área de recepción de la planta. A medida que las fracciones de desechos se definan más claramente, será posible desarrollar más y más dispositivos para procedimientos de clasificación automática para minimizar la exposición humana directa a sustancias nocivas.

¿Por qué reciclar?

Es importante tener en cuenta que el reciclaje no es un método de procesamiento de residuos que deba considerarse independiente de otras prácticas de gestión de residuos. Para complementar el reciclaje, es necesario tener acceso a un vertedero debidamente gestionado y quizás a instalaciones de procesamiento de residuos más tradicionales, como plantas de incineración e instalaciones de compostaje.

El reciclaje debe evaluarse en relación con

  • suministro local de materias primas y energía
  • qué se sustituye: recursos renovables (es decir, papel/árbol) o recursos no renovables (es decir, petróleo).

 

Siempre que el petróleo y el carbón se utilicen como recursos energéticos, por ejemplo, la incineración de residuos y combustibles derivados de desechos con recuperación de energía constituirá una opción viable de gestión de residuos basada en la recuperación de energía. La minimización de las cantidades de residuos por este método, sin embargo, debe terminar en depósitos finales sujetos a estándares ambientales extremadamente estrictos, que pueden ser muy costosos.

 

Atrás

El Desafío

Los Grandes Lagos son un recurso compartido entre Canadá y los Estados Unidos (ver figura 1). Los cinco grandes lagos contienen más del 18% del agua superficial del mundo. La cuenca alberga a uno de cada tres canadienses (aproximadamente 8.5 millones) y uno de cada nueve estadounidenses (27.5 millones). La cuenca es el corazón industrial de ambos países: una quinta parte de la base industrial de EE. UU. y la mitad de la de Canadá. Las actividades económicas alrededor de la cuenca de los Grandes Lagos generan una riqueza estimada de 1 billón de dólares cada año. Con el tiempo, el aumento de la población y las actividades industriales crearon una variedad de tensiones en los lagos hasta que a mediados de siglo se reconoció la necesidad de una acción concertada para proteger los Grandes Lagos por parte de los dos países.

Figura 1. Cuenca de drenaje de los Grandes Lagos: Río San Lorenzo

EPC100F1

La respuesta

Desde la década de 1950, ambos países han puesto en marcha programas nacionales y bilaterales para abordar los graves problemas de contaminación y también para responder a preocupaciones más sutiles sobre la calidad del agua. Como resultado de estas acciones, las aguas de los Grandes Lagos están visiblemente más limpias que a mediados de siglo, las cargas de metales pesados ​​y químicos orgánicos han disminuido y los niveles de contaminantes en peces y aves acuáticas se han reducido significativamente. Los éxitos de las acciones de Canadá y Estados Unidos para restaurar y proteger los Grandes Lagos brindan un modelo para la cooperación bilateral en la gestión de recursos, pero los desafíos persisten.

El estudio de caso en perspectiva

Las amenazas que plantean las sustancias tóxicas persistentes, sin embargo, son de naturaleza a largo plazo y su gestión requiere un enfoque multimedios integral en la fuente. Para lograr un objetivo a largo plazo de eliminación virtual de las sustancias tóxicas persistentes de los Grandes Lagos, las autoridades ambientales, las industrias y otras partes interesadas en la cuenca fueron desafiadas a desarrollar nuevos enfoques y programas. El propósito de este informe de estudio de caso es brindar un breve resumen de los programas canadienses de control de la contaminación y el progreso logrado hasta 1995, y delinear iniciativas para manejar los tóxicos persistentes en los Grandes Lagos. Iniciativas y programas estadounidenses similares no se analizan aquí. Los lectores interesados ​​deben comunicarse con la Oficina del Programa Nacional de los Grandes Lagos de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. en Chicago para obtener información sobre los programas federales y estatales para proteger los Grandes Lagos.

1970s-1980s

Se reconoció que un problema importante que afectaba al lago Erie en la década de 1960 era el enriquecimiento de nutrientes o la eutrofización. La necesidad identificada de acciones bilaterales llevó a Canadá y los Estados Unidos a firmar el primer Acuerdo de calidad del agua de los Grandes Lagos (GLWQA) en 1972. El Acuerdo describió los objetivos de reducción para reducir las cargas de fósforo principalmente de los detergentes para ropa y los efluentes de aguas residuales municipales. En respuesta a este compromiso, Canadá y Ontario promulgaron leyes y programas para controlar las fuentes puntuales. Entre 1972 y 1987, Canadá y Ontario invirtieron más de 2 mil millones de dólares en la construcción y mejora de plantas de tratamiento de aguas residuales en la cuenca de los Grandes Lagos.

Figura 2. Avances en la reducción industrial

EPC100F2

La GLWQA de 1972 también identificó la necesidad de reducir las emisiones de sustancias químicas tóxicas a los lagos provenientes de industrias y otras fuentes, como los derrames. En Canadá, la promulgación de regulaciones federales sobre efluentes (finales de tubería) en la década de 1970 para contaminantes convencionales de los principales sectores industriales (pulpa y papel, minería de metales, refinación de petróleo, etc.) proporcionó un estándar de referencia nacional, mientras que Ontario estableció pautas de efluentes similares. adaptado a las necesidades locales, incluidos los Grandes Lagos. Las acciones de las industrias y los municipios para cumplir con estos requisitos de efluentes federales y de Ontario produjeron resultados impresionantes; por ejemplo, las cargas de fósforo de fuentes puntuales al lago Erie se redujeron en un 70 % entre 1975 y 1989, y las descargas de contaminantes convencionales de las siete refinerías de petróleo de Ontario se redujeron en un 90 % desde principios de la década de 1970. La Figura 2 muestra tendencias similares de reducción de carga para los sectores de pulpa y papel y hierro y acero.

A mediados de la década de 1970, la evidencia de concentraciones elevadas de químicos tóxicos en los peces y la vida silvestre de los Grandes Lagos, las anomalías reproductivas en algunas aves que se alimentan de peces y la disminución de la población en varias especies implicaron sustancias tóxicas bioacumulativas persistentes, que se convirtieron en el nuevo enfoque para la protección binacional. esfuerzo. Canadá y Estados Unidos firmaron un segundo Acuerdo de calidad del agua de los Grandes Lagos en 1978, en el que los dos países se comprometieron a "restaurar y mantener la integridad química, física y biológica de las aguas del ecosistema de los Grandes Lagos". Un desafío clave fue la política de “que se prohíba la descarga de sustancias tóxicas en cantidades tóxicas y se elimine virtualmente la descarga de cualquiera o todas las sustancias tóxicas persistentes”. El llamado a la eliminación virtual era necesario, ya que los químicos tóxicos persistentes pueden concentrarse y acumularse en la cadena alimenticia, causando daños severos e irreversibles al ecosistema, mientras que los químicos que no son persistentes deben mantenerse por debajo de los niveles que causan daño inmediato.

Además de controles más estrictos sobre fuentes puntuales, Canadá y Ontario desarrollaron y/o reforzaron controles sobre pesticidas, productos químicos comerciales, desechos peligrosos y fuentes no puntuales de contaminación, como vertederos e incineradores. Las iniciativas gubernamentales se orientaron más a la multimedia, y el concepto de “cuna a la tumba” o “cuidado responsable” de los productos químicos se convirtió en la nueva filosofía de gestión ambiental para el gobierno y las industrias por igual. Varios pesticidas tóxicos persistentes fueron prohibidos bajo la Ley Federal de Productos para el Control de Plagas (DDT, Aldrin, Mirex, Toxafeno, Clordano) y la Ley de Contaminantes Ambientales se usó para (1) prohibir los usos comerciales, de fabricación y procesamiento de tóxicos persistentes (CFC, PPB, PCB, PPT, Mirex, plomo) y (2) para limitar las emisiones químicas de operaciones industriales específicas (mercurio, cloruro de vinilo, asbesto).

A principios de la década de 1980, los resultados de estos programas y medidas y esfuerzos estadounidenses similares comenzaron a producir evidencia de un repunte. Los niveles de contaminantes en los sedimentos de los Grandes Lagos, los peces y la vida silvestre estaban disminuyendo, y las mejoras ambientales notadas incluyeron el regreso de las águilas calvas a la costa canadiense del lago Erie, un aumento de 200 veces en la población de cormoranes, un resurgimiento del águila pescadora en Georgian Bay y el restablecimiento en el área del Puerto de Toronto de charranes comunes - todos han sido afectados por niveles de sustancias tóxicas persistentes en el pasado, y su recuperación ilustra el éxito de este enfoque hasta la fecha.

Figura 3. Mirex en huevos de gaviota argéntea

EPC100F3

La tendencia hacia concentraciones reducidas de algunas de las sustancias tóxicas persistentes en peces, vida silvestre y sedimentos se estabilizó a mediados de la década de 1980 (ver Mirex en huevos de gaviota argéntea en la figura 3). Los científicos concluyeron que:

  1. Si bien la contaminación del agua y los programas de control de contaminantes fueron útiles, no fueron suficientes para lograr reducciones adicionales en las concentraciones de contaminantes.
  2. Se requirieron medidas adicionales para las fuentes difusas de tóxicos persistentes, incluidos los sedimentos contaminados, la entrada de contaminantes atmosféricos de largo alcance, los vertederos abandonados, etc.
  3. Algunos contaminantes pueden persistir en el ecosistema en concentraciones diminutas y pueden bioacumularse en la cadena alimentaria durante mucho tiempo.
  4. El enfoque más eficiente y efectivo para lidiar con los tóxicos persistentes es prevenir o eliminar su generación en la fuente en lugar de eliminar virtualmente su liberación.

 

Hubo acuerdo general en que era necesario fortalecer y promover aún más el logro de la eliminación virtual en el medio ambiente mediante la aplicación de la filosofía de descarga cero a las fuentes y el enfoque ecosistémico para la gestión de la calidad del agua de los Grandes Lagos.

Para reafirmar su compromiso con la meta de eliminación virtual de sustancias tóxicas persistentes, Canadá y Estados Unidos enmendaron el Acuerdo de 1978 a través de un protocolo en noviembre de 1987 (Estados Unidos y Canadá 1987). El protocolo designó áreas de preocupación donde los usos beneficiosos se han visto afectados alrededor de los Grandes Lagos y requirió el desarrollo e implementación de planes de acción correctiva (RAP) para fuentes puntuales y no puntuales en las áreas designadas. El protocolo también estipuló los planes de gestión de todo el lago (LAMP, por sus siglas en inglés) que se utilizarán como el marco principal para resolver el deterioro de los usos beneficiosos de todo el lago y para coordinar el control de las sustancias tóxicas persistentes que afectan a cada uno de los Grandes Lagos. Además, el protocolo incluyó nuevos anexos para el establecimiento de programas y medidas de fuentes aerotransportadas, sedimentos y vertederos contaminados, derrames y control de especies exóticas.

Los 1990s

Luego de la firma del protocolo de 1987, los grupos de interés ambiental en ambos lados de los Grandes Lagos promovieron fuertemente el objetivo de la eliminación virtual a medida que aumentaba la preocupación por la amenaza de los tóxicos persistentes. La Comisión Conjunta Internacional (IJC), el organismo asesor binacional creado en virtud del Tratado de Aguas Fronterizas de 1909, también abogó firmemente por el enfoque de eliminación virtual. Un grupo de trabajo binacional de la IJC recomendó una estrategia para la Eliminación Virtual en 1993 (ver figura 4). A mediados de la década de 1990, la IJC y las partes están tratando de definir un proceso para implementar esta estrategia, incluidas las consideraciones sobre los impactos socioeconómicos.

Figura 4. Proceso de toma de decisiones para la eliminación virtual de sustancias tóxicas persistentes de los Grandes Lagos

EPC100F4

Los gobiernos de Canadá y Ontario respondieron de varias maneras para controlar o reducir la liberación de sustancias tóxicas persistentes. Los programas e iniciativas importantes se resumen brevemente a continuación.

Ley Canadiense de Protección Ambiental (CEPA)

En 1989, Environment Canada consolidó y simplificó sus mandatos legales en un solo estatuto. La CEPA proporciona al gobierno federal amplios poderes (p. ej., recopilación de información, elaboración de reglamentos, cumplimiento) durante todo el ciclo de vida de los productos químicos. Bajo CEPA, las Regulaciones de Notificación de Nuevas Sustancias establecen procedimientos de selección para nuevos químicos de modo que se prohíba la importación, fabricación o uso en Canadá de tóxicos persistentes que no puedan controlarse adecuadamente. La primera fase del programa de evaluación de la Lista de Sustancias Prioritarias (PSL I) se completó en 1994; Se encontró que 25 de las 44 sustancias evaluadas eran tóxicas según la definición de CEPA, y el desarrollo de estrategias de gestión para estos químicos tóxicos se inició bajo un Proceso de Opciones Estratégicas (SOP); se nominarán y evaluarán 56 sustancias prioritarias adicionales en la fase II del programa PSL para el año 2000. El Inventario Nacional de Emisiones de Contaminantes (NPRI, por sus siglas en inglés) se implementó en 1994 para exigir que las instalaciones industriales y de otro tipo que cumplan con los criterios de notificación informen anualmente sus emisiones al aire, al agua y al suelo, y sus transferencias a los desechos, de 178 sustancias especificadas. El inventario, basado en el Inventario de Emisiones Tóxicas (TRI) de los Estados Unidos, proporciona una importante base de datos para priorizar los programas de prevención y reducción de la contaminación.

Acuerdo Canadá-Ontario (COA)

En 1994, Canadá y Ontario establecieron un marco estratégico para la acción coordinada para restaurar, proteger y conservar el ecosistema de los Grandes Lagos con un enfoque clave en la reducción del uso, generación o liberación de 13 sustancias tóxicas persistentes de Nivel I para el año 2000 (Canadá y Ontario 1994). COA también apunta a una lista adicional de 26 tóxicos prioritarios (Nivel II) para reducciones significativas. Específicamente para las sustancias del Nivel I, la COA: (1) confirmará la descarga cero de cinco pesticidas prohibidos (Aldrin, DDT, Chlordane, Mirex, Toxafene); (2) tratar de desmantelar el 90 % de los PCB de alto nivel, destruir el 50 % que se encuentran actualmente almacenados y acelerar la destrucción de los PCB de bajo nivel almacenados; y (3) buscar una reducción del 90 % en la liberación de las siete sustancias restantes del Nivel I (benzo(a)pireno, hexaclorobenceno, alquil-plomo, octacloroestireno, PCDD (dioxinas), PCDF (furanos) y mercurio).

El enfoque de la COA consiste en buscar reducciones cuantitativas siempre que sea factible, y se desafía a las fuentes a aplicar la prevención de la contaminación y otros medios para cumplir los objetivos de la COA. El personal federal de Ontario ya ha lanzado catorce proyectos para lograr la reducción/eliminación de las sustancias de los Niveles I y II.

Política de Manejo de Sustancias Tóxicas

En reconocimiento de la necesidad de un enfoque preventivo y precautorio, Environment Canada anunció en junio de 1995 una Política nacional de gestión de sustancias tóxicas como marco para la gestión eficiente de sustancias tóxicas en Canadá (Environment Canada 1995a). La política adopta un enfoque de dos vías (ver figura 5) que reconoce que las acciones de gestión deben adaptarse a las características de los productos químicos; es decir:

  • eliminar virtualmente del medio ambiente sustancias que son predominantemente antropogénicas, persistentes, bioacumulativas y tóxicas (Carril I)
  • implementar la gestión del ciclo de vida completo (de la cuna a la tumba) de todas las demás sustancias de interés (Trayectoria II).

 

Figura 5. Selección de objetivos de gestión bajo la Política de Gestión de Sustancias Tóxicas

EPC100F5

Se utilizará un conjunto de criterios con base científica (Environment Canada 1995b) (ver tabla 1) para categorizar las sustancias de interés en las dos categorías. Si una sustancia identificada para cualquiera de las vías no se controla adecuadamente en los programas existentes, se identificarán medidas adicionales en el marco del Proceso de Opciones Estratégicas de múltiples partes interesadas. La política es consistente con el Acuerdo de Calidad del Agua de los Grandes Lagos y dirigirá y enmarcará una serie de programas nacionales definiendo su objetivo ambiental final, pero los medios y el ritmo para lograr el objetivo final variarán según el producto químico y la fuente. Además, la posición de Canadá sobre los tóxicos persistentes también estará enmarcada por esta política en los debates internacionales.

Cuadro 1. Criterios para la selección de sustancias para la política de gestión de sustancias tóxicas del Tramo 1

Persistencia

 

Bioacumulación

Toxicidad

Predominantemente antropogénico

Medio

Media vida

     

Carga Aérea
Agua
Sedimento
Suelo

≥2 días
≥182 días
≥365 días
≥182 días

BAF≥5,000
or
BCP≥5,000
or
registro Kow ≥ 5.0

CEPA-tóxico
or
CEPA-tóxico
equivalente

Concentración
en el medio ambiente en gran parte
resultado de la actividad humana

 

Plan de acción de cloro

En octubre de 1994, Environment Canada (Environment Canada 1994) anunció un enfoque integral para el manejo de sustancias cloradas dentro del contexto de la Política de Manejo de Sustancias Tóxicas. El enfoque será podar el árbol del uso del cloro con un plan de acción de cinco partes que (1) se enfocará en la acción sobre usos y productos críticos, (2) mejorará la comprensión científica del cloro y su impacto en la salud y el medio ambiente, (3 ) detallar las implicaciones socioeconómicas, (4) mejorar el acceso público a la información y (5) promover acciones internacionales sobre sustancias cloradas. El uso de cloro ya ha disminuido en Canadá en los últimos años, por ejemplo, en un 45% en el sector de la pulpa y el papel desde 1988. La implementación del Plan de Acción de Cloro acelerará esta tendencia de reducción.

Iniciativa de Prevención de la Contaminación de los Grandes Lagos

Se ha puesto en marcha un sólido programa de prevención de la contaminación para la cuenca de los Grandes Lagos. Desde marzo de 1991, Environment Canada y el Ministerio de Medio Ambiente y Energía de Ontario han estado trabajando junto con industrias y otras partes interesadas para desarrollar e implementar proyectos de prevención de la contaminación, en contraste con el tratamiento de desechos o la reducción de la contaminación después de su generación. En 1995/96, más de 50 proyectos cubrirán productos químicos comerciales, manejo de desechos peligrosos, instalaciones federales, industrias, municipios y la cuenca del Lago Superior. La Figura 6 proporciona una descripción general de estos proyectos, que se dividen en dos categorías principales: integración de programas o acuerdos voluntarios. La figura también muestra los vínculos del programa con otros programas discutidos anteriormente (NPRI, RAP, LAMP) y una serie de instituciones que trabajan de cerca con Environment Canada en tecnologías verdes y procesos limpios, así como en capacitación, información y comunicaciones. Los proyectos de prevención de la contaminación pueden producir resultados impresionantes, como lo demuestran los fabricantes de automóviles, que han emprendido 15 proyectos piloto recientemente, reduciendo o eliminando así 2.24 millones de kilogramos de sustancias específicas de la fabricación de automóviles en las instalaciones de Chrysler, Ford y General Motors en Ontario.

Figura 6. Prevención de la contaminación de los Grandes Lagos

EPC100F6

Reducción Acelerada/Eliminación de Tóxicos (ARET)

ARET es una iniciativa cooperativa de múltiples partes interesadas lanzada en 1994 que busca la eliminación final de 14 sustancias tóxicas prioritarias con una meta provisional (para el año 2000) de una reducción/eliminación del 90 % y una emisión reducida (50 %) de 87 sustancias tóxicas menos nocivas (Secretaría ARET 1995). A partir de 1995, más de 200 empresas y agencias gubernamentales están participando en esta iniciativa voluntaria. Juntos, redujeron las emisiones en 10,300 toneladas en comparación con el año base 1988 y se comprometieron a una reducción adicional de 8,500 toneladas para el año 2000.

Estrategias binacionales e internacionales

Además de las iniciativas nacionales mencionadas anteriormente, Canadá y los Estados Unidos están desarrollando actualmente una estrategia binacional para coordinar la acción de las agencias y establecer metas compartidas para los tóxicos persistentes en la cuenca de los Grandes Lagos. Se adoptarán metas y objetivos similares al Acuerdo Canadá-Ontario para las sustancias de los Niveles I y II y una lista similar de los Estados Unidos. Se desarrollarán y ejecutarán proyectos conjuntos para facilitar el intercambio de información y la acción de los organismos sobre productos químicos prioritarios como los PCB y el mercurio. Al adoptar un enfoque agresivo para la eliminación virtual como se describe anteriormente, Canadá podrá asumir un papel de liderazgo en la promoción de la acción internacional sobre los tóxicos persistentes. Canadá acogió una conferencia de las Naciones Unidas en junio de 1995 en Vancouver para centrar el diálogo mundial sobre los contaminantes orgánicos persistentes (COP) y explorar enfoques de prevención de la contaminación para reducir sus emisiones en todo el mundo. Canadá también copreside el grupo de trabajo de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (CEPE) para desarrollar un protocolo para contaminantes orgánicos persistentes bajo la Convención sobre Contaminación Atmosférica Transfronteriza a Larga Distancia.

Un ejemplo: dioxinas y furanos

Durante más de una década, las dibenzodioxinas policloradas y los furanos han sido reconocidos como un grupo de sustancias tóxicas persistentes que preocupan al medio ambiente canadiense y los Grandes Lagos. La Tabla 2 resume las acciones federales y las reducciones en las emisiones logradas hasta la fecha, ilustrando la combinación de programas e iniciativas que ha resultado en reducciones significativas de estos tóxicos. A pesar de estos impresionantes resultados, las dioxinas y los furanos seguirán siendo prioridades en el marco de la Política de Gestión de Sustancias Tóxicas, el Plan de Acción de Cloro, el Acuerdo de Ontario de Canadá y la estrategia binacional descrita anteriormente, porque la eliminación virtual requiere reducciones adicionales.

Cuadro 2. Resumen de reducciones en las emisiones de dioxinas y furanos en Canadá

Fuentes de emisiones

Inmediatas

Período de información

Iniciativas del gobierno canadiense

Efluentes de la planta de celulosa kraft blanqueada

82%

1989-94

Antiespumante CEPA, astillas de madera y
reglamentos sobre dioxinas/furanos

2,4,5-T—pesticida

100%

1985

Prohibido su uso bajo PCPA

2,4-D—pesticida

100%

1987-90

Contenido y uso intensivo de dioxinas
restringido bajo PCPA

Pentaclorofenol
— preservación de la madera

- protector de madera


6.7%

100%


1987-90

1987-90


Regulaciones bajo PCPA

Prohibido su uso bajo PCPA

PCB

23%

1984-93

Plan de acción del PCB del CCME

Incineración
- residuos sólidos urbanos
— peligroso +
desechos biomédicos


80%

80%


1989-93

1990-95


CCME en funcionamiento/
lineamientos de emisiones
CCME en funcionamiento/
lineamientos de emisiones

CCME: Consejo Canadiense de Ministros Ambientales; CEPA: Ley Canadiense de Protección Ambiental; PCPA: Ley de productos para el control de plagas.

Resumen

Ha habido una mejora significativa en la calidad del agua de los Grandes Lagos como resultado de las acciones de control de la contaminación tomadas por los gobiernos y las partes interesadas en Canadá y los Estados Unidos desde principios de la década de 1970. Este informe de estudio de caso proporciona un resumen del esfuerzo y los éxitos canadienses en el tratamiento de la contaminación bruta y los contaminantes convencionales. También describe la evolución de un nuevo enfoque (la Política de gestión de sustancias tóxicas, el Plan de acción sobre el cloro, la prevención de la contaminación, la acción voluntaria, las consultas con las partes interesadas, etc.) para abordar los problemas mucho más difíciles de las sustancias tóxicas persistentes en los Grandes Lagos. Se describen brevemente los programas integrales (COA, NPRI, SOP, PSL, etc.) que se están implementando con el objetivo de lograr la meta de eliminación virtual. Los detalles del enfoque canadiense se encuentran en las referencias enumeradas.

 

Atrás

" EXENCIÓN DE RESPONSABILIDAD: La OIT no se responsabiliza por el contenido presentado en este portal web que se presente en un idioma que no sea el inglés, que es el idioma utilizado para la producción inicial y la revisión por pares del contenido original. Ciertas estadísticas no se han actualizado desde la producción de la 4ª edición de la Enciclopedia (1998)."

Contenido