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G estión ambiental

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G estión ambiental

Marta Arévalo ContrerasAlfonso Ortega Lorca

© Marta Arévalo Contreras Alfonso Ortega Lorca

© EDITORIAL SÍNTESIS, S. A.Vallehermoso, 34. 28015 Madrid

Teléfono: 91 593 20 98www.sintesis.com

ISBN: 978-84-9171-040-0Depósito Legal: M-19.800-2017

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de Editorial Síntesis, S. A.

Índice

Índice

PRESENTACIÓN ............................................................................................................................................................. 13

Parte I

INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA

1. INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA Y FUNDAMENTOS PARA LAS PRÁCTICAS EN EL LABORATORIO ..................................................................................... 17

Objetivos ................................................................................................................................................................... 17Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 18Glosario ...................................................................................................................................................................... 18 1.1. Conceptos básicos .............................................................................................................................. 19

1.1.1. Medioambiente ....................................................................................................................... 19 1.1.2. Contaminación ambiental .................................................................................................... 19 1.1.3. Gestión ambiental ................................................................................................................... 19

1.2. Factores de conversión .................................................................................................................... 20 1.3. Cálculos imprescindibles en química ....................................................................................... 22

1.3.1. Ajuste de reacciones químicas ......................................................................................... 22 1.3.2. El mol ........................................................................................................................................... 23

1.4. El laboratorio de química ambiental ........................................................................................ 31 1.4.1. Normas de seguridad en el laboratorio ......................................................................... 32 1.4.2. Materiales básicos en el laboratorio ................................................................................ 37

Resumen .................................................................................................................................................................... 37Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 37Práctica 1. Medida de volúmenes ........................................................................................................ 38

6 Gestión ambiental

Índice

Práctica 2. Etiquetado y fichas de seguridad de sustancias químicas y preparados peligrosos ................................................................................................... 40

Práctica 3. Preparación de disoluciones .......................................................................................... 41

Parte II

LA ATMÓSFERA

2. LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA ...................................................................................................... 45

Objetivos ................................................................................................................................................................... 45Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 46Glosario ...................................................................................................................................................................... 47 2.1. La contaminación atmosférica ...................................................................................................... 47 2.2. Características de la atmósfera .................................................................................................... 48 2.3. Los contaminantes atmosféricos ................................................................................................. 49

2.3.1. Contaminantes atmosféricos según su origen .............................................................. 49 2.3.2. Contaminantes atmosféricos según su naturaleza ...................................................... 49

2.4. Los contaminantes químicos ......................................................................................................... 50 2.4.1. Contaminantes primarios ...................................................................................................... 50 2.4.2. Contaminantes secundarios ................................................................................................ 56

2.5. Focos de emisión y de inmisión .................................................................................................. 60 2.5.1. Emisión ........................................................................................................................................ 60 2.5.2. Inmisión ....................................................................................................................................... 60

2.6. Dispersión de los contaminantes ............................................................................................... 61 2.6.1. El viento: transporte horizontal de masas de aire ...................................................... 61 2.6.2. La temperatura: transporte vertical de las masas de aire ......................................... 61 2.6.3. Las condiciones topográficas ............................................................................................ 62

2.7. Efectos de la contaminación atmosférica ............................................................................. 62 2.7.1. Efectos sobre la salud humana .......................................................................................... 63 2.7.2. Efectos sobre las plantas ..................................................................................................... 65 2.7.3. Efectos sobre las edificaciones y los materiales ......................................................... 66

Resumen .................................................................................................................................................................... 67Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 68Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 68

3. MEDICIÓN, EVALUACIÓN Y REDUCCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN EN LA AT MÓSFERA ............................................................................................................................................ 71

Objetivos ................................................................................................................................................................... 71Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 72Glosario ...................................................................................................................................................................... 73 3.1. Toma de muestras atmosféricas, conservación y transporte .................................... 73

3.1.1. Aspectos que decidir en la toma de muestras ........................................................... 74 3.1.2. Tipos de muestreo .................................................................................................................. 74 3.1.3. Métodos de captación ......................................................................................................... 75 3.1.4. Muestreo de emisión de contaminantes ....................................................................... 78 3.1.5. Muestreo de inmisión de contaminantes ...................................................................... 78 3.1.6. Conservación y transporte ................................................................................................... 79

3.2. Tecnologías de reducción de la contaminación atmosférica ................................... 80

7Gestión ambiental

Índice

3.2.1. Medidas de prevención ....................................................................................................... 80 3.2.2. Medidas de minimización ................................................................................................... 81 3.2.3. Medidas de corrección ........................................................................................................ 81

3.3. Legislación, normas específicas y valores límite ................................................................ 86 3.3.1. Legislación española .............................................................................................................. 87 3.3.2. Evaluación de la contaminación atmosférica ............................................................... 89

Resumen .................................................................................................................................................................... 90Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 90Práctica 4. Contaminación ambiental: método de sedimentación en placa ............ 91Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 93

4. LA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA ............................................................................................................... 95

Objetivos ................................................................................................................................................................... 95Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 96Glosario ...................................................................................................................................................................... 97 4.1. Características de la contaminación acústica ..................................................................... 97 4.2. El ruido ........................................................................................................................................................ 98

4.2.1. Tipos de ruido .......................................................................................................................... 100 4.2.2. Medición del ruido ................................................................................................................ 100 4.2.3. Índices de medición de ruido ambiental ..................................................................... 103

4.3. Las vibraciones ....................................................................................................................................... 104 4.4. Cálculos básicos de niveles de presión acústica .............................................................. 104

4.4.1. Suma de niveles de presión acústica .............................................................................. 104 4.4.2. Resta de niveles de presión acústica .............................................................................. 104 4.4.3. Niveles de presión acústica ponderados ..................................................................... 105 4.4.4. Valor promedio día-tarde-noche de nivel acústico ................................................. 106

4.5. Efectos de la contaminación acústica ..................................................................................... 106 4.5.1. Efectos fisiológicos ................................................................................................................ 106 4.5.2. Efectos psicológicos ............................................................................................................. 107


5. MEDICIÓN, EVALUACIÓN Y REDUCCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ACÚSTICA ........... 111

Objetivos ................................................................................................................................................................... 111Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 112Glosario ...................................................................................................................................................................... 112 5.1. Equipos y toma de medidas de ruido ..................................................................................... 113

5.1.1. Mediciones ................................................................................................................................ 115 5.2. Informes de medición de ruido ambiental .......................................................................... 116

5.2.1. Mapas de ruido ....................................................................................................................... 116 5.3. Medidas correctoras de contaminación acústica ............................................................ 119

5.3.1. Aislamiento acústico ............................................................................................................. 120 5.3.2. Apantallamiento ...................................................................................................................... 120 5.3.3. Medidas contra la vibración ............................................................................................... 121

5.4. Legislación y normas específicas ................................................................................................. 121Resumen .................................................................................................................................................................... 122


Índice

Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 123Práctica 5. Elaboración del mapa de ruido del centro de estudios .............................. 123Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 125

Parte III

EL AGUA

6. LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS ................................................................................................... 129

Objetivos ................................................................................................................................................................... 129Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 130Glosario ...................................................................................................................................................................... 131 6.1. El agua .......................................................................................................................................................... 131 6.2. Aguas residuales urbanas e industriales ................................................................................. 133

6.2.1. Definición ................................................................................................................................... 133 6.3. Composición y parámetros básicos de las aguas residuales ..................................... 134

6.3.1. Agentes contaminantes más importantes ..................................................................... 134 6.3.2. Parámetros generales indicadores de contaminación .............................................. 135

6.4. Efectos de la contaminación de las aguas ............................................................................ 143 6.4.1. Toxicidad .................................................................................................................................... 144 6.4.2. Compuestos tóxicos .............................................................................................................. 145 6.4.3. Contaminación por bionutrientes: eutrofización ........................................................ 147

Resumen .................................................................................................................................................................... 147Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 148Práctica 6. Estudio del pH y de la conductividad del agua ................................................. 148Práctica 7. Volumetrías ................................................................................................................................ 149Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 151

7. MEDICIÓN, EVALUACIÓN Y DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES .................................. 153

Objetivos ................................................................................................................................................................... 153Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 154Glosario ...................................................................................................................................................................... 155 7.1. El muestreo ............................................................................................................................................... 155 7.2. Técnicas básicas de muestreo ...................................................................................................... 156

7.2.1. Medición de parámetros in situ ........................................................................................ 156 7.2.2. Medición de parámetros en el laboratorio: conservación y transporte ............ 157

7.3. Depuración de las aguas residuales .......................................................................................... 158 7.4. Plantas depuradoras de vertidos industriales y urbanos ............................................ 161

7.4.1. Pretratamiento ........................................................................................................................... 161 7.4.2. Tratamientos primarios .......................................................................................................... 162 7.4.3. Tratamientos secundarios .................................................................................................... 167 7.4.4. Tratamientos terciarios ........................................................................................................... 168 7.4.5. Potabilización ........................................................................................................................... 169 7.4.6. Línea de fangos ........................................................................................................................ 170

7.5. Legislación y normas específicas ................................................................................................. 172Resumen .................................................................................................................................................................... 173Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 173Práctica 8. Muestreo de agua ................................................................................................................. 174Práctica 9. Determinación cuantitativa de la dureza del agua .......................................... 175

9Gestión ambiental

Índice

Práctica 10. Determinación de la alcalinidad del agua ............................................................. 177Práctica 11. Determinación de cloruros en un agua ................................................................... 178Práctica 12. Depuración fisicoquímica del agua. Ensayo jar test. Manejo del turbidímetro ................................................................................................... 180Práctica 13. Filtración y adsorción .......................................................................................................... 182Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 184

Parte IV

LOS RESIDUOS

8. CONSUMO RESPONSABLE Y GESTIÓN DE RESIDUOS ................................................................ 189

Objetivos ................................................................................................................................................................... 189Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 190Glosario ...................................................................................................................................................................... 190 8.1. Los recursos naturales ....................................................................................................................... 191

8.1.1. Inventario y evaluación de recursos naturales ............................................................. 192 8.1.2. Uso y requisitos legales de materias primas y recursos naturales ........................ 193

8.2. El consumo de materias primas y recursos naturales .................................................... 193 8.2.1. Determinación del consumo .............................................................................................. 194

8.3. Reducción de consumo de materias primas y recursos naturales ........................ 196 8.4. Residuos ..................................................................................................................................................... 197 8.5. Residuos radiactivos ........................................................................................................................... 198

8.5.1. Clasificación de residuos radiactivos .............................................................................. 199 8.5.2. Generación de residuos radiactivos ................................................................................ 200 8.5.3. Tratamiento de residuos radiactivos ................................................................................ 200

Resumen .................................................................................................................................................................... 203Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 203Práctica 14. Clasificación de residuos domésticos ....................................................................... 204Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 205

9. MEDICIÓN, EVALUACIÓN Y MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS ..................................................... 207

Objetivos ................................................................................................................................................................... 207Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 208Glosario ...................................................................................................................................................................... 209 9.1. Legislación y normas específicas de residuos .................................................................... 209 9.2. El sistema de gestión de residuos .............................................................................................. 210

9.2.1. Caracterización de los residuos ........................................................................................ 212 9.2.2. Minimización de los residuos ............................................................................................ 213 9.2.3. Eliminación de los residuos ................................................................................................ 214 9.2.4. Recuperación de los residuos ........................................................................................... 214

9.3. Gestión de residuos domésticos ................................................................................................ 215 9.3.1. Fases del tratamiento de residuos domésticos ........................................................... 215

9.4. Gestión de residuos sanitarios ..................................................................................................... 217 9.5. Gestión de residuos agropecuarios, forestales y pesqueros ................................... 218 9.6. Gestión de residuos industriales ................................................................................................ 219 9.7. Gestión de residuos peligrosos ................................................................................................... 219


Índice

9.7.1. Almacenamiento de residuos peligrosos ..................................................................... 222 9.7.2. Etiquetado de residuos peligrosos ................................................................................. 222 9.7.3. Transporte de residuos peligrosos ................................................................................... 224

Resumen .................................................................................................................................................................... 224Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 225Práctica 15. Eliminación de residuos en el laboratorio químico ......................................... 226Práctica 16. Caracterización física de un residuo peligroso: medición de la densidad y viscosidad de un aceite de motor ............... 227Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 230

Parte V

EL SUELO

10. LA CONTAMINACIÓN DEL SUELO ............................................................................................................. 235

Objetivos ................................................................................................................................................................... 235Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 236Glosario ...................................................................................................................................................................... 23710.1. Origen y formación del suelo ....................................................................................................... 23710.2. Estructura y propiedades fisicoquímicas del suelo ......................................................... 239

10.2.1. Propiedades físicas del suelo ............................................................................................ 24010.2.2. Propiedades químicas del suelo ...................................................................................... 245

10.3. Causas de la contaminación del suelo .................................................................................... 246Resumen .................................................................................................................................................................... 249Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 250Práctica 17. Determinación de sólidos ................................................................................................ 250Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 255

11. MEDICIÓN, EVALUACIÓN Y RECUPERACIÓN DE SUELOS .......................................................... 257

Objetivos ................................................................................................................................................................... 257Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 258Glosario ...................................................................................................................................................................... 25911.1. Muestreo de suelos ............................................................................................................................. 259

11.1.1. Técnicas de muestreo de suelos ....................................................................................... 26011.2. Tratamiento y recuperación de los suelos ............................................................................ 262

11.2.1. Técnicas de contención: aislamiento e inmovilización ............................................ 26211.2.2. Recuperación in situ ............................................................................................................... 26311.2.3. Recuperación ex situ .............................................................................................................. 264

11.3. Legislación y normas específicas ................................................................................................. 26511.3.1. Normativa para la evaluación de suelos ......................................................................... 266

Resumen .................................................................................................................................................................... 266Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 267Práctica 18. Muestreo de un suelo ........................................................................................................ 267Práctica 19. Determinación de la humedad y de la porosidad de un suelo ............... 269Práctica 20. Determinación de carbonatos, bicarbonatos y cloruros de un suelo .... 270Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 273

11Gestión ambiental

Índice

Parte VI

CATALOGACIÓN Y SISTEMAS DE GESTIÓN AMBIENTAL

12. LA CATALOGACIÓN DE ASPECTOS AMBIENTALES ......................................................................... 277

Objetivos ................................................................................................................................................................... 277Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 278Glosario ...................................................................................................................................................................... 27912.1. Evaluación ambiental de una organización ......................................................................... 279

12.1.1. Aspecto ambiental ................................................................................................................. 28012.1.2. Impacto ambiental ................................................................................................................. 281

12.2. Metodologías de identificación de aspectos ambientales ........................................ 28212.2.1. Estudio de la situación preoperacional ......................................................................... 28212.2.2. Métodos de identificación de impactos ambientales ............................................. 284

12.3. Metodologías de valoración de aspectos ambientales ............................................... 28912.3.1. Matriz de Leopold .................................................................................................................. 28912.3.2. Método de Batelle .................................................................................................................. 29012.3.3. Clasificación y valoración de los aspectos ambientales .......................................... 292


13. SISTEMAS DE GESTIÓN AMBIENTAL ....................................................................................................... 295

Objetivos ................................................................................................................................................................... 295Mapa conceptual ................................................................................................................................................. 296Glosario ...................................................................................................................................................................... 29613.1. La calidad ................................................................................................................................................... 297

13.1.1. Definición de calidad ............................................................................................................ 29713.1.2. La calidad total ......................................................................................................................... 29713.1.3. Sistemas de calidad ............................................................................................................... 298

13.2. El sistema de gestión ambiental .................................................................................................. 30013.2.1. Proceso de implantación de un sistema de gestión ambiental ............................ 30113.2.2. El manual de gestión ambiental ........................................................................................ 302

13.3. La auditoría medioambiental ........................................................................................................ 30413.3.1. Objetivos .................................................................................................................................... 30413.3.2. Instrumentos .............................................................................................................................. 30513.3.3. Etapas de la auditoría medioambiental ......................................................................... 30613.3.4. Metodología ............................................................................................................................. 307

13.4. Planes de emergencia ........................................................................................................................ 30813.5. Norma ISO 14001 y sistema EMAS ............................................................................................. 309

13.5.1. Norma ISO 14001 frente a sistema EMAS ..................................................................... 309Resumen .................................................................................................................................................................... 313Ejercicios propuestos ........................................................................................................................................ 314Actividades de autoevaluación .................................................................................................................. 314

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................................................. 317

3

3 Aprender a inventariar los focos de emisión de contaminantes.3 Saber tomar muestras para su análisis y valoración.3 Interpretar los resultados analíticos.3 Conocer la eficiencia de los principales sistemas de depuración de contami-

nantes atmosféricos.3 Identificar la legislación referente a los límites de cada contaminante y defi-

nir posibles medidas correctoras.

Objetivos

Medición, evaluación y reducción

de la contaminación en la atmósfera

72 PaRTe II. La aTmÓsFeRa

caPÍTuLo 3

Mapa conceptual

Medición, evaluación y reducción de la contaminación en la atmósfera

Toma de muestras

Tecnologías de reducción

de contaminación

Legislación

Valores umbralesValores límites

Periódico

Discontinuos

Puntual

Muestreo isocinético

Continuo

Continuos

Tipos de muestreo

Partículas

Partículas

Analizadores automáticos

Muestreadores pasivos

Filtros

Ciclones

Métodosde captación

Gases

Gases

Reducción Lavadores Adsorción Combustión

Sensores remotos

Muestreadores activos

Precipitadores electrostáticos

Lavadores o absorbedores húmedos

En chimeneas

– Ley 34/2007 de Calidad del Aire y Protección de la Atmósfera– RD 1073/2002– RD 1796/2003– RD 812/2007– RD 102/2011

}

73medIcIÓn, eVaLuacIÓn Y ReduccIÓn de La conTamInacIÓn...

caPÍTuLo 3

3.1. Toma de muestras atmosféricas, conservación y transporte

Para saber si hay contaminación en un ámbito determinado, se toman muestras, se analizan y se comparan con unos valores máximos o de orientación dados por la legislación. La comparación que se obtenga es la que ayudará a decidir las medidas que se deberán aplicar sobre la contami-nación en esa zona.

El proceso que se sigue es siempre el mismo, el que se observa en la fi gura 3.1.

Contaminantes por estudiar

Muestreorepresentativo

de loscontaminantes

Análisisde los

contaminantescon el métodomás adecuado

Comparacióncon la legislación

Tomade decisiones

Figura 3.1Proceso de evaluación de la contaminación

Adsorción. Proceso en el cual quedan enganchadas las partículas a la superficie de una sustancia.

Calibrar. Ajustar un instrumento de medida con los valores de la magnitud que ha de medir.

Catalizador. Sustancia capaz de producir la transformación catalítica, es decir, acelerar o frenar la velocidad de una reacción.

Colector. Captador de gases o partículas.

Efecto Venturi. Consiste en que al pasar un fluido por un estrechamiento aumenta su velocidad, con lo que se produce una disminución de presión en el estrechamiento, de manera que si en el estrechamiento se introduce un conducto en contacto con un depósito de otro fluido, este es aspirado y sale arrastrado por el primero. Este efecto se usa, por ejemplo, en pulverizadores de perfumes.

Gel de sílice. Forma granular y porosa de dióxido de silicio fabricado sintéticamente a partir de silicato sódico.

Lecho fluidizado. Conjunto de partículas sólidas que se mantienen suspendidas en una zona gracias a una corriente ascendente de fluido –líquido, gas o ambos– y que se comportan como si fuesen un fluido, de ahí su nombre.

Límite de detección. Cantidad mínima que puede detectar un aparato de medida.

Lixiviación. Proceso por el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido mediante la utilización de un disolvente líquido.

Pérdida de carga. Disminución de la velocidad con que se mueven las partículas o gases.

Sonda isocinética. Medidor de gases situado en la salida de chimeneas que realiza medi-das en función de la igualdad de velocidades.

Glosario

74 Parte II. La atmósfera

CaPítuLo 3

Fundamental

La toma de muestra de contaminantes es una de las acciones más importantes de todo el proceso de toma de decisiones sobre contaminación, ya que si no se muestrea en el tiempo, en el lugar, con el método y el contaminante adecuados, las decisiones que se deban tomar después para proteger al medioambiente y a las personas puede que no sean las correctas.

3.1.1. Aspectos que decidir en la toma de muestras

La primera decisión que se debe tomar antes de realizar un muestreo de contaminantes atmos-féricos es si va a ser de emisión o de inmisión.

Si el muestreo es de emisión de contaminantes, los equipos de muestreo deben situarse al final de las chimeneas de las fábricas y calefacciones y el muestreo debe ser realizado de una determinada manera, totalmente normalizada. Si, por el contrario, el muestreo que se va a rea-lizar es de inmisión, los equipos que se utilizarán serán distintos y en la mayoría de los casos los puntos que muestrear serán elegidos por las personas dedicadas al control medioambiental de los ayuntamientos según la cantidad de calefacciones, el tráfico rodado existente y la proximidad a zonas industriales del municipio donde se tomará la muestra.

La siguiente decisión que se ha de tomar es el tipo de contaminante que muestrear, pues de-pendiendo de si es sólido, líquido (aerosol) o gaseoso, el muestreo se realizará de forma distinta. Para tomar las decisiones acertadas lo más indicado es consultar las legislaciones correspondien-tes sobre ese contaminante, donde se encontrarán los equipos que se deben utilizar y el tipo de muestreo y método de análisis que realizar.

Siguiendo los protocolos que marca la legislación se podrán saber los puntos que muestrear, el tiempo de duración de la toma de muestra, el límite de detección de la técnica analítica que aplicar, la cantidad de muestra que recoger y, por supuesto, el equipo que se debe utilizar para su recogida.

3.1.2. Tipos de muestreo

Los intervalos de muestreo permiten obtener datos del contaminante en función del tiempo. En la mayoría de las ocasiones son preferibles intervalos de muestreo cortos, para conocer la evolución de la concentración del contaminante.

Dependiendo del intervalo temporal existen los siguientes tipos de muestreo:

a) Muestreo continuo: consiste en tomar muestras de forma continua a lo largo del año. Puede ser en tiempo real (en el caso de los analizadores automáticos) o en periodos de 24 horas u otros tiempos predefinidos.

b) Muestreo periódico: basado en un plan definido con anterioridad. Estos muestreos se de-nominan también discontinuos.

c) Muestreo puntual: el que se realiza en determinados días y horas.

75Medición, evaluación y reducción de la contaMinación...

capítulo 3

3.1.3. Métodos de captación

Existen cuatro métodos de captación, que se explicarán en este apartado: los muestreadores activos, los analizadores automáticos, que son los métodos habituales, los muestreadores pasivos, que son cada vez más usados, y los sensores remotos. En el cuadro 3.1 se ofrece un resumen de sus ventajas e inconvenientes.

Método Ventajas Inconvenientes

Continuo(analizadores automáticos)

— Altas características (equipos muy exactos y precisos).

— Datos horarios.— Información a tiempo real.

— Complejos.— Requieren de gran adiestramiento.— Costes elevados.

Continuo(sensores remotos)

— Datos especiales.— Mayor utilidad próximos a las

fuentes.— Miden multicomponentes.— Complejos.

— Difíciles de operar, calibrar y vali-dar.

— No siempre son comparables con medidas puntuales.

Discontinuo(muestreadores pasivos)

— Muy bajo coste.— Sencillos.— Útiles para estudios de base.

— No son útiles para algunos conta-minantes.

— En general dan medidas mesura-bles y semanales.

Discontinuo(muestreadores activos)

— Bajo coste.— Fácil de operar.— Operación segura.

— Medidas diarias.— Trabajo intensivo.— Requiere análisis de laboratorio.

PaRa sabeR más

La contaminación atmosférica en los ambientes de trabajo es un tema amplia-mente estudiado, por lo que la mayoría de los métodos de muestreo puede que hayan sido utilizados en un primer momento en temas relacionados con riesgos laborales, así que hay mucha documentación sobre estos muestreos y equipos en la página del INSHT (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Traba-jo). Para obtener más información al respecto, puedes acceder a su página web con el código QR adjunto.

A) Método continuo: analizadores automáticos

Según el INSHT, son los más usados si se desea realizar un análisis en tiempo real. En las casetas donde están instalados los equipos se debe controlar la temperatura, ya que algunos ven

Cuadro 3.1 Ventajas e inconvenientes de los métodos de captación


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afectado su funcionamiento si se exponen a temperaturas extremas. Cada monitor es específico para un tipo de contaminante, y se pueden determinar óxidos de nitrógeno, ozono, dióxido de azufre, monóxido de carbono, cloro, amoniaco, mercurio, sulfuro de hidrógeno, arsenamina, hidracina, cianuro de hidrógeno, fosgeno, hidrocarburo y diisocianatos.

B) Método continuo: sensores remotos

También según el INSHT, los sensores remotos están basados en un emisor de radiaciones de diferentes longitudes de onda y un receptor, separados ambos por una distancia que puede oscilar entre 200 metros y varios kilómetros. Los contaminantes presentes en ese camino óptico absorben dichas radiaciones; es posible cuantificar esa absorción y después, mediante programas informáticos calcular la concentración del contaminante en cuestión en las unidades exigidas.

Estos son los sistemas más costosos en el control de la contaminación atmosférica y requie-ren de gran atención para su adecuada calibración, control de calidad y validación de datos.

Los sensores remotos, aunque dan valores de multicontaminantes a lo largo de una distancia, no están muy introducidos en las redes de medición de inmisión por no ser apropiados según la legislación y las directivas comunitarias.

C) Método discontinuo: muestreadores pasivos

Los muestreadores pasivos retienen por difusión las sustancias de interés, de las que es preci-so realizar un análisis en el laboratorio. Para los métodos discontinuos lo esencial es que llegue al laboratorio una cantidad conocida del aire muestreado.

Los captadores pasivos se emplean para la toma de muestras de compuestos volátiles, que son en su mayoría de naturaleza química orgánica, que se presenten en el ambiente en estado gaseoso, excluyendo las substancias que aparezcan, en todo o en parte, en forma de aerosoles, debido a los mecanismos de difusión. Como el número de compuestos que se captan mediante estas técnicas va aumentando cada día, es conveniente tener información actualizada por inter-net o mediante catálogos de los fabricantes.

En los muestreadores pasivos los contaminantes caen por gravedad, no se fuerza el aire a pasar al muestreador con una bomba, como sucede con los activos, sino que el propio conta-minante, por fenómenos de difusión y permeabilización, alcanza el soporte de la muestra y se reparte uniformemente en su seno. Después del periodo de muestreo, que muchas veces tiene una duración de semanas, se realiza una extracción del medio de recogida del soporte y se rea-liza el análisis.

La mayoría de los compuestos que son muestreables con un sistema activo de captación so-bre carbón activo también se pueden muestrear con un soporte de captación mediante sistema pasivo.

Las características de la captación pasiva hacen que la utilización de estos dispositivos sea particularmente ventajosa en los casos en que interesan muestras promediadas a lo largo de un tiempo prolongado de una a varias horas, así como en aquellas circunstancias en que es preciso evitar la distorsión en el ambiente o en las operaciones de trabajo que conlleva el muestreo activo, o cuando existe un espacio muy limitado para realizarlo. Cabe destacar la posibilidad de aplicación de la captación pasiva en dispositivos analíticos de respuesta directa.


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Recurso web

Para aprender más sobre el método de captación con muestreadores pasi-vos, puedes leer la NTP 151 Toma de muestras con captadores pasivos del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, a la que tendrás acceso con el código QR adjunto.

D) Método discontinuo: muestreadores activos

En el caso de los muestreadores activos, si se desea realizar una correcta captación, se necesita:

1. Un dispositivo de medida de volumen de la muestra de aire, que se debe calibrar con cuidado pues la medida se realiza por volumetría.

2. Un colector de muestras, que es un filtro o una solución absorbente, para retener el mate-rial contaminante. La eficiencia real del colector se tiene que determinar experimen-talmente de manera que el analista pueda calcular el peso verdadero o el volumen de contaminante, como si todo hubiese sido retenido.

3. Una bomba que aporte un caudal constante del aire que se quiere muestrear al captador.

Estos muestreadores se utilizan para la captación de aerosoles sólidos y líquidos, gases y vapores. En estos aparatos el aire es forzado a pasar a través de un soporte de captación con ayuda de una bomba de aspiración o muestreador y el contaminante queda fi jado en el soporte adecuado. Muchos captadores tienen elementos comunes, y la principal diferencia entre ellos se aprecia en los soportes, como te mostramos en el cuadro 3.2.

Tipo de contaminante Soporte de captación activa Ejemplo

PM10, PM2,5, partículas mayores.Algunos gases, aerosoles líquidos, vapores.

— Filtros.— Disolución absorbente.

Vapores orgánicos: hidrocarburos alifáticos, clorados y aromáticos, cetonas, alcoholes, ésteres.Gases inorgánicos, aerosoles líquidos.

– Sólido adsorbente.

Gases, especialmente CO, N2O y H2S, freones, hidrocarburos ligeros.

– Bolsa inerte.

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Cuadro 3.2Soportes de captación de los captadores activos


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3.1.4. Muestreo de emisión de contaminantes

En este caso, algo fundamental que siempre se deberá tener en cuenta es la velocidad y el caudal de gases que salen por la chimenea. Para que el muestreo sea representativo de los contaminan-tes que están siendo emitidos por las chimeneas, tanto las partículas como los aerosoles y los gases deben ser recogidos a la misma velocidad a la que están saliendo por la chimenea. Esto es lo que se denomina muestreo isocinético. Por ello se deberá medir la velocidad de salida de los ga-ses de la chimenea en todo momento y acoplar la velocidad de la toma de muestra de los equipos a la de la salida de los gases. En este tipo de muestreo se utilizan normalmente equipos activos de recogida de muestras.

En cuanto al muestreo de emisión de gases y partículas, se debe:

a) Medir la humedad, la temperatura y la velocidad del aire.b) Medir la temperatura de salida de los gases y las partículas.c) Medir el caudal de salida de los gases de emisión.d) Utilizar muestreadores activos, de tal manera que haya siempre una bomba que capte

un volumen de gases y los haga pasar por el analizador.e) Hacer muestreos habituales discontinuos en los periodos marcados por la legislación.

3.1.5. Muestreo de inmisión de contaminantes

El muestreo de inmisión de contaminantes se realiza en determinadas zonas donde se considera que la emisión de los contaminantes, tanto de los focos móviles del tráfico rodado como de los focos estáticos de calefacciones y de industrias, pueden afectar a la salud de las personas.

Los valores de inmisión son consecuencia no solo de los valores de emisión, sino también de todos los valores de mezcla, transporte, deposición y transformaciones químicas que experi-mentan los contaminantes una vez emitidos a la atmósfera.

3 En todas las grandes ciudades hay estaciones de medición donde se muestrean los contaminantes atmosféricos continuamente. Los valores que se obtienen en ese muestreo son de inmisión.

En el muestreo de inmisión ya no es tan necesario el muestreo isocinético, porque real-mente lo que se quiere saber es lo que afecta directamente a una persona, por lo que no se debe recoger el contaminante a ninguna velocidad en especial, los contaminantes estarán afectados solo por la gravedad y las circunstancias meteorológicas que se den en ese momento.

En la mayoría de los casos el muestreo de partículas que se realiza es pasivo, pues se deja que las partículas caigan por efecto de la gravedad.

En cuanto al muestreo de gases, en la mayoría de los casos se realiza con analizadores au-tomáticos.

RecueRda


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3.1.6. Conservación y transporte

Una vez estudiados los distintos métodos de toma de muestras, se explicará el procedimiento que se debe seguir con las muestras obtenidas.

En primer lugar se deben identificar siguiendo el procedimiento establecido y después se han de transportar al laboratorio donde se analizarán. Deberán permanecer inalteradas, para lo cual se almacenarán a una temperatura controlada y se preservarán de cualquier tipo de contaminación.

Como regla general para el almacenaje es recomendable que las muestras se guarden en un lugar seco durante como máximo una semana desde su captación hasta que se envíen al labora-torio. En el caso de que se vayan a analizar hidrocarburos aromáticos policíclicos, se guardarán en nevera, a 4 °C.

Fundamental

Las muestras de gases, partículas y precipitados solo se conservarán en el caso de utilizar métodos discontinuos, porque en el análisis continuo la muestra es captada y analizada en tiempo real en el lugar de captación.

La muestra, según su estado, se conservará y transportará al laboratorio según se detalla a continuación.

A) Muestra de gases

El caso más usual es que se transporte captada en medio líquido, por borboteo del aire en una solución captadora adecuada, en la cual el gas se habrá disuelto o habrá reaccionado.

También puede ser captada en un medio filtrante, previamente impregnado con solución captadora adecuada, o en un medio adsorbente, como carbón, que se usa para compuestos orgáni-cos volátiles y vapores (aminas, pesticidas…); otra opción es transportar la muestra introducida en un cánister o en una bolsa para gases si no se puede predecir su composición.

B) Muestra de partículas

Las partículas se recogerán en filtros, con cuidado de que el material particulado no quede adherido al medio de transporte. Se pueden utilizar tres sistemas de recogida:

1. En una caja de Petri. De un diámetro adecuado al diámetro del filtro. Este es el mejor sistema tanto para partículas que van a ser medidas por gravimetría como para partícu-las medidas como humo normalizado equivalente.

2. Sobre de papel. Donde se introducirán los filtros captados doblados por la mitad (nunca se deben meter los filtros sin captar, pues se romperían las fibras, de manera que se altera-


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ría la captación). Sirve para partículas que se van a determinar por gravimetría y filtros grandes.

3. En papel de aluminio. Consiste en envolver el filtro sin romper en papel de aluminio. Se utiliza para las partículas en las que se van a determinar posteriormente hidrocarburos aromáticos policíclicos.

3.2. Tecnologías de reducción de la contaminación atmosférica

El principio básico que se debe seguir en la protección del medioambiente atmosférico es el de la prevención. Se debe abandonar la actitud de reaccionar frente a los problemas de conta-minación después de que se hayan producido, pues la correcta es la de prevenir los problemas antes de que ocurran, para lo cual se deben aplicar en un primer lugar medidas de prevención y minimización, y solo cuando no sea posible la aplicación de los anteriores criterios es cuando se deben aplicar las técnicas de corrección de la contaminación. Este criterio es fundamental y se aplicará del mismo modo a todos los tipos de contaminación existentes (aire, agua y suelo).

Para poder aplicar el principio que se acaba de explicar es necesario tener datos exhaustivos de lo que sucede en la atmósfera. Esta vigilancia se lleva a cabo mediante la red de vigilancia y pre-visión de la contaminación atmosférica, que es un conjunto de aparatos de medida de los diferentes contaminantes que proporcionan los datos de los niveles de inmisión y emisión, comunicados (en la mayoría de los casos casi a tiempo real) a unos centros de análisis y coordinación. La comunicación de la red automática se realiza por radio o teléfono y la gestión de los datos está totalmente informatizada.

PaRa sabeR más

La red de medida de la contaminación del aire se extiende según las necesidades que se mani-fiesten en los diferentes puntos que tengan o puedan tener algún problema relacionado con la contaminación atmosférica, ya sea de origen industrial, doméstico o del tráfico rodado.

Así pues, como su nombre indica, el objetivo de esta red es vigilar la contaminación at-mosférica y mediante los resultados que se obtienen, realizar las actuaciones necesarias para solucionar los problemas originados por la contaminación.

3.2.1. Medidas de prevención

Todas las medidas preventivas de la contaminación atmosférica que se pueden aplicar se basan en:

a) Un conocimiento exhaustivo de la problemática de la contaminación atmosférica desde todos los puntos de vista: sustancias contaminantes, procesos y técnicas industriales y efectos de los contaminantes.


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b) Un análisis correcto de las variables que conllevan esta contaminación: si se produce en zonas urbanas o industriales.

c) Un conocimiento meteorológico exhaustivo.d) Una educación ambiental adecuada en todos los estamentos sociales.e) Una legislación adecuada.f) Una estructura administrativa que coordine todos los aspectos implicados en la proble-

mática ambiental.

3.2.2. Medidas de minimización

Como acciones preventivas podemos incorporar todas aquellas que conllevarán una menor generación de contaminantes atmosféricos. Las más importantes pueden ser:

1. Los estudios de evaluación de impacto ambiental.2. Los mapas de vulnerabilidad y capacidad del territorio.3. Los sistemas de vigilancia.4. El ahorro energético.

3.2.3. Medidas de corrección

Las acciones correctivas se deben llevar a cabo cuando todas las anteriores ya se han puesto en marcha y no se puede evitar la contaminación de la atmósfera.

Las medidas de corrección se pueden dividir en métodos intrínsecos y métodos extrínsecos, como se explicará a continuación.

A) Métodos correctivos intrínsecos

Son aquellos que consisten en modificaciones internas del proceso de producción para la optimización del proceso. Dentro de estas medidas se puede incluir:

1. El cambio de combustibles. Por ejemplo, el cambio de gasoil por gas natural, que es más limpio.

2. La sustitución de materias primas por otras menos contaminantes. Esta sustitución en muchos casos hace que la fabricación del producto sea más cara o que haya que realizar modi-ficaciones en el proceso productivo.

B) Métodos correctivos extrínsecos

Son aquellos métodos que evitan que los contaminantes salgan a la atmósfera o que lleguen modificados o inocuos. Se conocen como métodos que utilizan tecnologías a final de tubería, y la


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legislación comunitaria (Directiva IPPC) obliga a que se instalen “aquellos que tengan la mejor tecnología disponible” en el momento de la planificación de la nueva industria.

1. Control de gases: métodos y aparatos utilizados

A continuación se detallan los métodos empleados para el control de gases y los aparatos con los que se realiza:

a) Lavado o absorción de gases. El efluente gaseoso que contiene el contaminante se pone en contacto con un líquido que disuelve dicho contaminante por el método de ab-sorción. La transferencia de energía se realiza en contracorriente. El disolvente debe ser un buen solvente del líquido que se quiere retener, barato, inocuo, poco volátil y viscoso. Normalmente se utiliza agua o disoluciones acuosas de amoniaco o hidróxido sódico. La desventaja de este sistema es que el contaminante pasa al medio líquido, pero en muchas ocasiones y según el líquido lavador, se neutraliza su efecto.

Los principales sistemas de retención son:

l Torre de lavado (figura 3.2). Formada por un cuerpo y un relleno. El líquido disol-vente se introduce por la zona superior por pulverización y en contracorriente el líquido es introducido por la parte inferior.

l Ciclones húmedos (figura 3.3). Son cilindros verticales rematados por una forma troncocónica. El contacto entre el gas y el disolvente se produce debido a la fuerza centrífuga y los nuevos compuestos formados caen a la parte inferior por efecto de la gravedad.

l Burbujeadores (figura 3.4). Se burbujea directamente el gas en el líquido disolvente. Suele utilizarse cuando el gas y el líquido reaccionan.

Eliminadorde nieblas

Aguasde lavado

A disposicióno secado de lodos

Absorbedor

Cabezasrociadoras

Gasesde chimenea

Absorbente

Aire limpio Salidaaire + �nos

Entradaaire + producto

Salida gruesos

Figura 3.2 Lavador de gases

Figura 3.3 Ciclón húmedo


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Medidor de �ujo(burbuja)

Debe gatrantizarun �ujo

de 0,2 L/min

AbsorbenteS02

Cronómetro

AbsorbenteNOX

Filtro membrana

Válvulade aguja

Vacuómetro

Figura 3.4Calibrador de burbuja

Fuente: Manual de operaciones de sistemas de vigilancia de calidad del aire(Ministerio de Ambiente, Desarrollo y Vivienda de Colombia, 2009)

b) Adsorción de gases (véase figura 3.5). En este caso los gases y vapores se retienen sobre una superficie sólida como consecuencia de las reacciones químicas o físicas que se dan en la superficie del sólido. Los sólidos más adecuados para la adsorción son aquellos que presentan grandes relaciones superficie-volumen, es decir aquellos que posean una gran porosidad.

Toma noTa

Ejemplos conocidos de sólidos adecuados para la adsorción pueden ser el carbón acti-vo, el gel de sílice y las zeolitas sintéticas. Se suelen utilizar cuando se tienen que mues-trear gases de difícil combustión, con concentraciones bajas y valiosas.

Los principales métodos de adsorción utilizados son:

l Adsorbente en lecho fijo en columna de adsorción. El gas pasa través del lecho fijo y las partículas contaminantes quedan adsorbidas en el lecho fijo.

l Adsorbente mezclado con el gas en el lecho fluidizado. Se mezclan el gas, el adsorbente (carbón activo) y un material inerte (arena) a unos 100-120 °C y se lleva la mezcla a un filtro de mangas, donde quedan adsorbidos el carbón y el contaminante.

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