Enciclopedia Control de La Contaminación Ambiental

8/14/2019 Enciclopedia Control de La Contaminacin Ambiental

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E N C I C L O P E D I A D E S A L U D Y S E G U R I D A D E N E L T R A B A J O 55.1 S U M A R I O 5 5 . 1

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CO N TRO L DE LACONTAMINACION AMBIENTAL EL MEDIO AM BIEN TE

Directoresdel captuloJerry Spiegel y Lucien Y. M aystre

55Sumario

SUMARIO

Control y prevencin de la contaminacin ambiental

Jerry Spiegel y Lucien Y. M aystre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.2Gestin dela contaminacin atmosfrica

D ietri ch Schwela y Berenice Goelz er. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.3

Contaminacin atmosfrica: modelosdedispersin decontaminantesatmosfricosM ari on W ichmann-Fi ebig . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.8

Vigilanciadela calidad atmosfricaH ans-U lr ich Pfeffer y Peter B ruckmann. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.12

Control de la contaminacin atmosfricaJohn E lias. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.20

Control de la contaminacin del aguaH erbert C. Preul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.26

Proyecto deregeneracin deaguasresidualesen laRegin deDan: estudio decaso

Al exander D onagi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.38Principiosde la gestin deresiduos

Lucien Y. M aystre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.42

Gestin y recicladoderesiduosslidosNi els Jorn H ahn y Poul S. L auridsen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.44

Estudio decaso: control y prevencin de la contaminacindelosGrandesLagosde CanadT homas Tseng, Vi ctor Shantora e I an R. Smi th. . . . . . . . . . . . . . . . . 55.46

Tecnologasdeproduccin mslimpiasDavid Bennett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55.52


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CONTROL Y PREVENCION DE LACON TAMINACION AMBIENTALCONTROL Y PREVENCION

Jerry Spiegel y Lucien Y. Maystre

Durante el siglo XX, la creciente sensibil izacin respecto alimpacto de las actividades humanas en el medio ambiente y lasalud pblica (analizado en el captulo 53: Riesgos ambientales parala salud), ha dado lugar al desarrollo y la uti lizacin de diferentesmtodos y tecnologas para reducir los efectosde la contamina-cin. En este sentido, los gobiernos han adoptado medidas decarcter normativo y poltico (analizadasen el captulo 54: Polticaen materia de medio ambiente) para minimizar losefectosnegativos ygarantizar el cumplimiento de las normas sobre calidadambiental.

El objetivo del presente captulo esdescribir losmtodosutil i-zados para el control y la prevencin de la contaminacinambiental. En primer lugar se presentan los principios bsicos

aplicados para eliminar los impactos negativossobre la calidaddel agua, la atmsfera y el suelo; a continuacin se consideracmo la atencin se ha desviado del control a la prevencin ypor ltimo se analizan las limitaciones de las solucionespropuestas para un medio en particular. As, por ejemplo, no essuficientecon proteger la atmsfera eliminando losmetalestrazade un gas de combustin si por otro lado estos contaminantesson transferidos al suelo por unas prcticas inadecuadas detratamiento deresiduosslidos. Se impone, por lo tanto, la util i-zacin desolucionesintegradaspara distintosmedios.

Estr ategias para el control de la contami nacinLa rpida industrializacin ha dado lugar a innumerables acci-dentesque han contaminado los recursos terrestres, atmosfricosy acuticoscon materialestxicosy otros contaminantes, amena-

zando a las personasy losecosistemascon graves riesgos para lasalud. El uso cada vez msgeneralizado e intensivo de materialesy energa ha originado una creciente presin en la calidad de losecosistemaslocales, regionalesy mundiales.

Antes de que se emprendiera un esfuerzo concertado parareducir el impacto de la contaminacin, el control ambientalapenas exista y se orientaba principalmente al tratamiento deresiduos para evitar daoslocales, aunquesiempre con una pers-pectiva a muy corto plazo. Slo en aquelloscasosexcepcionalesen los que se consider que el dao era inadmisible se tomaronmedidasal respecto. A medida que se intensific el r itmo de laactividad industrial y se fueron conociendo los efectosacumula-tivos, se impuso el paradigma del control de la contaminacin comoprincipal estrategia para proteger al medio ambiente.

Dosconceptossirvieron debase para este control: el concepto de capacidad de asimi lacin, que reconoce la exis-

tencia de un cierto nivel de emisiones al medio ambiente sinefectosapreciablesen la salud humana y ambiental,

el concepto del principio de control, que supone que el daoambiental puede evitarse controlando la forma, la duracin yla velocidad de la emisin de contaminantes al medioambiente.

Como parte de la estrategia del control de la contaminacin,losintentosdeproteger el medio ambientehan consistido princi-palmente en aislar los contaminantes del medio ambiente y enutil izar depuradoras y fi ltros en lasfuentesemisoras. Estassolu-ciones, orientadas a objetivosde calidad ambiental o l mites deemisin especficos para un medio, se han dir igido especial-

mente a eliminar los puntos de vertido de residuos a determi-nado medios (aire, agua, tierra).

Apli cacin de las tecnologas de control de lacontaminacinLos mtodos para controlar la contaminacin han demostradounagran eficacia, especialmente losdembito local. Para su apli-

cacin es preciso analizar de forma sistemtica la fuente y lanaturaleza de la emisin o el vertido en cuestin, su interaccincon el ecosistema y el problema de contaminacin ambiental quedebe solucionarse, para a continuacin elegir lastecnologas msadecuadas que permitan reducir y vigilar estos impactos porcontaminacin.

En su artculo sobre el control de la contaminacin atmosf-rica, Dietrich Schwela y Berenice Goelzer analizan la impor-tancia y las implicaciones de la adopcin de un enfoqueintegrado de la evaluacin y el control de lasfuenteslocalizadasy dispersas de contaminacin atmosfrica. Estos autoresexaminan tambin los retos (y oportunidades) a los que seenfrentan los pases que han experimentado una rpida indus-trializacin sin aplicar una poltica firme de control de la conta-minacin desdeel inicio desu desarrollo industrial.

Marion Wichman-Fiebig analiza los mtodos que se uti lizanen los modelos de dispersin de los contaminantes atmosfricospara determinar y caracterizar la naturalezade losproblemasdecontaminacin. Estos modelos son fundamentales para saberqu controles deben adoptarse y evaluar su eficacia. A medidaque se han conocido mejor los impactos potenciales, la valora-cin de los efectos ha pasado del mbito local al regional ydespusal mundial.

Hans-Ulr ich Pfeffer y Peter Bruckmann ofrecen una introduc-cin a los equipos y mtodos uti lizados para supervisar lacalidad del aire, valorar los posibles problemas de contamina-cin y evaluar la eficacia de lasmedidasde control y prevencinaplicadas.

John Elias analiza los tipos de control de contaminacinatmosfrica que existen en la actualidad y los aspectos que

deben considerarse para elegir el mtodo de control msadecuado.

El problema del control de la contaminacin del agua esanalizado por Herbert Preul en un artculo que describe lamanera en que las aguas naturales de nuestro planeta puedenser contaminadas por fuentes localizadas, dispersas y disconti-nuas, los fundamentos del control de la contaminacin acuticay los diferentes criterios que pueden aplicarse para disear losprogramasdecontrol. Preul explica tambin la forma en que lasmasasde agua reciben losvertidosy cmo sta puede analizarsey evaluarse para valorar y controlar los riesgos. Finalmente, seincluyeun resumen de lastcnicasutilizadaspara el tratamientoa gran escala de las aguas residuales y el control de la contami-nacin del agua.

El estudio de un caso ofrece un ejemplo claro de cmo

pueden reciclarselasaguasresiduales, tema de gran importanciaen la bsqueda denuevasformaspara hacer un uso eficaz de losrecursos ambientales, especialmente en circunstancias deescasez. Alexander Donagi analiza el mtodo utilizado para eltratamiento de las aguas residuales municipales y la renovacinde lasaguassubterrneaspara una poblacin de 1,5 mil lonesdehabitantesen Israel.

Control integrado de los residuosBajo la ptica del control de la contaminacin, los residuos seconsideran como un subproducto no deseado del proceso deproduccin quedebecontrolarse para garantizar quelosrecursosde tierra, agua y aire no sean contaminadospor encima de unosnivelesconsideradoscomo aceptables. Lucien Maystre estudia losaspectosque deben considerarse en el control de residuos y esta-

bleceun vnculo terico con la funcin cada vez ms importantedel recicladoy la prevencin dela contaminacin.

5 5 . 2 C O N T R O L Y P R E V E N C I O N E N C I C L O P E D I A D E S A L U D Y S E G U R I D A D E N E L T R A B A J O

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En respuesta a lasnumerosasevidencias de la grave contami-nacin producida por el tratamiento descontrolado de los resi-duos, los gobiernos han adoptado normativas para imponerunasprcticasaceptablesderecogida, tratamiento y eliminacin

deresiduosy garantizar la proteccin del medio ambiente. Sehadedicado una especial atencin a la definicin de loscriterios deun vert ido sin r iesgospara el medio ambiente basadosen verte-deros controlados, incineracin y tratamiento de residuospeligrosos.

Para evitar una posible sobrecarga ambiental y los costesasociados a la eliminacin de residuos y para promover unagestin ms cuidadosa de unos recursos escasos, cada vez seest dedicando mayor atencin a la minimizacin y el recicladode los residuos. Niels Hahn y Poul Lauridsen resumenlos aspectos que deben considerarse cuando se propone el reci-clado como la mejor estrategia para el tratamiento de los resi-duos, y consideran tambin los r iesgos potenciales para lostrabajadores.

Del control a la prevencin de la contaminacinEl control de las fuentes emisorasconlleva el riesgo de transferirla contaminacin de un medio a otro, donde pueden causarproblemas ambientales igual de graves, o incluso acabaractuando como fuente indirecta decontaminacin para el mismomedio. Aunque menos caro que las acciones correctoras, elcontrol de las fuentes emisoras puede aumentar considerable-mente los costes de los procesos de produccin sin aadir valoralguno. Asimismo, este tipo de controles conllevan unos costesadicionalesderivadosdel obligado cumplimiento de la normativavigente.

Aunque el control de la contaminacin ha logrado xitosconsiderables en la resolucin a corto plazo de problemas decontaminacin de mbito local, su eficacia ha sido menor parasolucionar los problemasacumulativosque se detectan cada vezms a nivel regional (p. ej., lluvia cida) o mundial (p. ej.,destruccin dela capa deozono).

El objetivo de un programa de control de la contaminacinambiental orientado a la salud es promover una mejor calidadde vida reduciendo la contaminacin al menor nivel posible. Losprogramasy polticasdecontrol de la contaminacin ambiental,cuyas implicaciones y prioridades varan de un pas a otro,abarcan todos los aspectos de la contaminacin (aire, agua,tierra, etc.) y requieren la coordinacin entre distintas reas,como desarrollo industrial, planificacin urbanstica, desarrolloderecursoshdricosy polticasdetransporte.

ThomasTseng, Victor Shantora e Ian Smith han estudiado elcaso de los Grandes Lagos de Norteamrica, como ejemplo delimpacto en distintos medios que puede tener la contaminacinen un ecosistema vulnerable sometido a gran estrs. En esteestudio se examina en particular la limitada efectividad delmodelo decontrol de la contaminacin aplicado para solucionarel problema de las toxinas permanentes que se disipan en elmedio ambiente. El anlisis de la estrategia util izada en este pasy sus posibles implicaciones a escala internacional permitedeterminar susimplicacionesen trminosde medidasde preven-cin y control.

Al aumentar el grado desofisticacin y el coste de lastecnolo-gas de control de la contaminacin ambiental, ha surgido uncreciente inters por incorporar la prevencin al diseo de losprocesos industriales, con el objetivo de eliminar los efectosnocivos ambientales y mejorar la competitividad de las indus-trias. Entre losmtodosde prevencin de la contaminacin msuti lizados, destacan lastecnologaslimpiasy la reduccin del uso

de sustancias txicas para eliminar los riesgos para la salud delostrabajadores.

David Bennett analiza las razones de que la prevencin de lacontaminacin se est imponiendo como estrategia preferida, ascomo su relacin con otros mtodos de control ambiental. Estaestrategia esfundamental para promover el desarrollo sostenido,

una necesidad ampliamente reconocida desde la creacin de laComisin de Comercio y Desarrollo de lasNaciones Unidasen1987 y respaldada en la Conferencia de las Naciones Unidassobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (CNUM AD) en 1992.

La prevencin de la contaminacin se centra directamente enla util izacin de procesos, prcticas, materiales y fuentes deenerga que eviten o reduzcan al mnimo la creacin de conta-minantesy residuosen la fuente, en lugar de tener que recurrir aotras medidas de control. Aunque el compromiso de lasempresas es un factor crtico para prevenir la contaminacin(vase Environmental Policyde Bringer y Zoesel), Bennett llama laatencin sobre las ventajas sociales de la reduccin de riesgospara el ecosistemay la salud, especialmente la salud delostraba-jadores. Asimismo, identifica losprincipiosquepueden aplicarsecon xito para evaluar la viabilidad deeste enfoque.

GESTION DE LA CONTAMINACIONATMOSFERICAGESTION DELA CONTAMINACION ATMOSFERICA

Dietrich Schwela y Berenice Goelzer

La gestin de la contaminacin atmosfrica pretende la elimina-cin, o la reduccin hasta niveles aceptables, de aquellosagentes(gases, partculas en suspensin, elementos fsicos y hasta ciertopunto agentes biolgicos) cuya presencia en la atmsfera puedeocasionar efectosadversos en la salud de laspersonas(p. ej., irr i-tacin, aumento de la incidencia o prevalencia de enfermedadesrespiratorias, morbilidad, cncer, exceso de mortalidad) o en subienestar (p. ej., efectos sensoriales, interferencias con la visibi-lidad), efectosperjudiciales sobre la vida de las plantas y de losanimales, daosa materialesdevalor econmico para la sociedady daosal medio ambiente (p. ej., modificacionesclimatolgicas).Los graves riesgos asociados a los contaminantes radiactivos, ascomo losprocedimientos especialespara su control y evacuacin,exigen quese lespreste la mayor atencin.

La importancia de una gestin eficiente de la contaminacinatmosfrica no puede ser subestimada. A no ser que se lleve acabo un control adecuado, la multiplicacin de lasfuentesconta-minantes del mundo moderno puede llegar a producir daosirreparablespara el medio ambiente y para toda la humanidad.

El objetivo de este artculo esofrecer unavisin general de lasposiblesestrategiaspara controlar la contaminacin atmosfrica,particularmente la producida por las emisiones de vehculos yfuentes industriales. No obstante, debe insistirse desde el prin-cipio en quela contaminacin del aire interior (especialmente enlos pases en vas de desarrollo) puede revestir una importanciaan mayor que la contaminacin del aire exterior, ya que loscontaminantesatmosfricos alcanzan con frecuencia concentra-cionesmayoresen espacioscerradosque al aire libre.

Al margen de las consideraciones referentes a emisiones defuentes estticas o mviles, el control de la contaminacinatmosfrica exige tambin tener en cuenta otros factores (comola topografa y la meteorologa, la participacin del gobierno yde los municipios, etc.) que deben ser integrados en unprograma global. Por ejemplo, las condiciones meteorolgicaspueden agravar los efectos de una misma emisin de contami-nantes a nivel del suelo. Por su parte, las fuentesde contamina-cin atmosfrica pueden estar diseminadas por toda una regin

y sus efectos pueden incidir, o su control debe involucrar, a msde una administracin. Adems, la contaminacin atmosfrica

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no respeta fronteras y las emisiones en una regin puedenprovocar efectosen otra situada a gran distancia.

La gestin de la contaminacin atmosfrica exige, por tanto,un planteamiento multidisciplinario, as como los esfuerzos

conjuntosdediferentesentidades, tanto pblicascomo privadas.

Fuentes de contaminacin atm osfri caLas fuentes antropognicas de contaminacin atmosfrica(o fuentesemisoras) son bsicamente dedostipos:

estticas: a su vez pueden subdividirse en fuentes zonales(produccin agrcola, minas y canteras, zonas industriales),fuentes localizadas y zonales (fbricas de productosqumicos,productos minerales no metlicos, industrias bsicas demetales, centrales de generacin de energa) y fuentesmunicipales(p. ej., calefaccin de viviendasy edificios, incine-radorasde residuos municipalesy fangoscloacales, chimeneas,cocinas, serviciosde lavandera y plantasdedepuracin),

mviles: como los vehculos con motor de combustin (p. ej.,vehculos ligeros con motor de gasolina, vehculos pesados y

ligeros con motor diesel, motocicletas, aviones incluyendofuentes lineales con emisin de gases y partculasdel conjuntodel trfico devehculos).

Existen tambin fuentes naturales de contaminacin(p. ej., zonas erosionadas, volcanes, ciertas plantas que liberangrandes cantidades de polen, focos bacteriolgicos, esporas ovirus). Los agentes fsicos, biolgicosy vegetales no sern anali-zadosen este artculo.

Clases de contami nantes atmosfricosLos contaminantes atmosfricos se clasifican normalmente en:partculas en suspensin (polvo, nieblas, humos), contaminantesgaseosos (gases y vapores) y olores. A continuacin se indicanalgunosdeloscontaminantesmsfrecuentes:

Las part culas en suspensin (SPM, PM-10) incluyen gases deescape de motores diesel, cenizas en suspensin, polvos mine-rales(carbn, amianto, caliza, cemento), polvos y humosmet-licos(zinc, cobre, hierro, plomo), nieblascidas (cido sulfrico),fluoruros, pigmentos, nieblas de pesticidas, holln y humos. Laspartculas en suspensin, adems de sus efectos respiratorioscorrosivos, cancergenos, irri tantes y destructores de la vidavegetal, producen tambin daosmateriales(p. ej., acumulacinde suciedad), interfieren con la luz del sol (p. ej., formacin denieblas que dificultan la penetracin de los rayos solares) yactan como superficies catalticas para la reaccin de lassustanciasqumicasadsorbidas.

Loscontaminantes gaseososincluyen compuestosazufrados(p. ej.,dixido de azufre (SO2) y tr ixido de azufre (SO3), monxido decarbono, compuestos nitrogenados (p. ej., xido ntrico (NO),

dixido de nitrgeno (NO2), amonaco), compuestos orgnicos(p. ej., hidrocarburos (HC), compuestos orgnicos voltiles(COV), hidrocarburos aromticos policclicos (PAH), aldehdos),compuestoshalogenados y haluros(p. ej., HF y HCl), sulfuro dehidrgeno, bisulfuro decarbono y mercaptanos(olores).

Estos compuestos pueden generar contaminantessecundariosa travs de reacciones trmicas, qumicas o fotoqumicas. Porejemplo, por la accin del calor, el dixido de azufre puedeoxidarse, convirtindose en trixido, que, disuelto en agua, dalugar a la formacin deuna niebla decido sulfrico (catalizadopor xidosde manganeso y hierro). Lasreacciones fotoqumicasentre los xidos de nitrgeno y los hidrocarburos reactivospueden producir ozono (O3), formaldehdo y nitrato de peroxia-cetilo (PAN); asimismo, las reacciones entre formaldehdo y elcido clorhdrico forman el ter bisclorometlico.

Aunque es sabido que algunos olores son producidos poragentes qumicos especficos, como el sulfuro de hidrgeno

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Categora Fuente Contaminantes emitidos

Agricul tura Combust in abier ta SPM, CO, COVMinas ycanteras

Minas de carbn SPM, SO2, NOx, COV

Petrleo crudo y produccinde gas natural

SO2

Minas no f errosas SPM, Pb

Cant eras de piedra SPM

Fabricacin Alimentos, bebidas y tabaco SPM, CO, COV, H2S

Industrias textiles y de curtidos SPM, COV

Productos de madera SPM, COV

Productos de papel, artesgrficas

SPM, SO2, CO, COV, H2S, R-SH

Fabricacinde productosqumicos

Anhdrido f tli co SPM, SO2, CO, COV

Cloro Cl2

Acido clorhdrico HClAci do f luorhdri co HF, Si F4Acido sulfrico SO2 , SO3Acido ntrico NOxAcido fosfrico SPM, F2Oxido de plomo y pigmentos SPM, Pb

amonaco SPM, SO2, NOx, CO, COV, NH3Carbonat o sdico SPM, NH3Carburo clcico SPM

Acido adpico SPM, NOx, CO, COV

Plomo alqulico Pb

Anhdrido maleico ycido tereftlico

CO, COV

Produccin de fertilizantes yplaguicidas

SPM, NH3

Nitrato amnico SPM, NH3 , HNO3Sulfato amnico COV

Resinas sintticas, materialesplsticos, fibras

SPM, COV, H2S, CS2

Pinturas, barnices, lacas SPM, COV

Jabn SPM

Negro carbn y tintas deimpresin

SPM, SO2, NOx, CO, COV, H2S

Trinitrotolueno SPM, SO2, NOx, SO3 , HNO3Refineras depetrleo

Productos deri vados delpetrleo y del carbn

SPM, SO2, NOx, CO, COV

Fabricacin deproductosmineralesno metlicos

Productos de vidr io SPM, SO2, NOx, CO, COV, FProductos arcil lososestructurales

SPM, SO2, NOx, CO, COV, F2

Cemento, cal y yeso SPM, SO2, NOx, CO

Industriasbsicas delmetal

Hierro y acero SPM, SO2, NOx, CO, COV, Pb

Indust rias no ferrosas SPM, SO2, F, Pb

Generacin deenerga

Electricidad, gas y vapor SPM, SO2, NOx, CO, COV,SO3 , Pb

Comerciomayorista yminorista

Almacenaje de combustibles,operaciones de llenado

COV

Transporte SPM, SO2, NOx, CO, COV, Pb

Servicios

municipales

Incineradores municipales SPM, SO2, NOx, CO, COV, Pb

Fuente: Economopoulos 19 93 .

Tabla 5 5.1 Contaminantes atmosfricos ms comunesy sus fuentes


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(H2S), el bisulfuro de carbono (CS2) y losmercaptanos (R-SH oR1-S-R2), otrosson di fcilesde definir qumicamente.

En la Tabla 55.1 (Economopoulos 1993) se ofrecenalgunos ejemplos de los pr incipales contaminantes asociados a

algunasfuentesdecontaminacin deorigen industrial.

Planes para el control de la calidad del aireLa vigilancia de la calidad del aire tienecomo objetivo conservarla pureza ambiental estableciendo loslmitestolerablesde conta-minacin y dejando en manos de las administraciones locales ylos contaminadores el diseo y la adopcin de medidas paragarantizar que no se supere ese grado de contaminacin. Unejemplo de este tipo de legislacin es el establecimiento denormassobrela calidad atmosfricabasadas, en la mayora de loscasos, en directrices sobre la calidad atmosfrica (OMS 1987)para los diferentes contaminantes. Estas normas suelen indicarlos nivelesmximospermisiblesde contaminantes (o indicadoresde la contaminacin) por zonas (p. ej., a nivel del suelo en unlugar especfico del municipio en cuestin) y pueden ser de tipo

primario o secundario. Lasnormasprimarias (OM S 1980) esta-blecen losnivelesmximosdecontaminacin compatiblescon unmargen de seguridad adecuado y con la proteccin de la saludpblica, debiendo alcanzarse en un cierto plazo de tiempo. Lasnormas secundarias son aquellas que se juzgan necesarias paragarantizar la proteccin contra efectos adversos, conocidos oprevistos, de peligros que no afectan a la salud (sino principal-mente a la vegetacin), debiendo cumplirse dentro de un plazode tiempo razonable . Las normas sobre la calidad atmosfricaestablecen valoresa corto, medio y largo plazo quedeben mante-nerse 24 horas al da, siete das a la semana, para la exposicinmensual, estacional o anual de todos los seresvivos (incluidos losms vulnerables, como nios, ancianos y enfermos) al igual quepara objetos inanimados. Estas limitaciones contrastan con losmximos niveles permisibles de exposicin en el trabajo, que se

refieren a una exposicin semanal parcial (p. ej., 8 horasal da,5 das a la semana) de adultos y trabajadores supuestamentesanos.

Entre las medidas tpicasde vigilancia de la calidad atmosf-rica se encuentran loscontrolesde laspropiasfuentescomo, porejemplo, uso obligatorio de catalizadores en los vehculos oimposicin de lmitesa lasemisionesde losincineradores, plani-ficacin del uso del suelo, cierre de fbricas o reduccin detrfico en condiciones climticas desfavorables. El controlptimo de la calidad atmosfrica exige que se reduzcan almnimo las emisiones contaminantes a la atmsfera. Estosmnimossedefinen bsicamente como el nivel decontaminacinque se permite a cada fuente emisora y pueden alcanzarse, porejemplo, uti lizando sistemasconfinadoso instalandocolectoresydepuradores de alta eficiencia. Un l mite de emisin se expresa

como la cantidad o la concentracin de contaminante que sepermite como mximo a una sola fuente. Este tipo de legislacinimplica la necesidad de decidir, para cada industria, la formaptima de controlar lasemisiones (es decir, fijando unos lmitesde emisin).

El objetivo bsico del control de la contaminacin atmosf-rica es establecer un plan decontrol de la calidad del aire (o unplan de reduccin de la contaminacin atmosfrica) (Schwela yKth-Jahr 1994) que abarque lossiguientesaspectos:

descripcin del rea en cuanto a topografa, meteorologa ysocioeconoma;

inventario deemisiones; comparacin con loslmitesdeemisin; inventario de las concentraciones de contaminantes atmos-

fricos; concentracionessimuladasde contaminantesatmosfricos;

comparacin con lasnormassobre la calidad atmosfrica; inventario de efectos sobre la salud pblica y el medio

ambiente; anlisisde lascausas;

medidasdecontrol; coste delasmedidasdecontrol; coste delosefectossobrela salud pblicay el medio ambiente; anlisis de coste/ beneficio (coste del control frente al coste del

esfuerzo); planificacin del uso del suelo y del transporte; plan de ejecucin; recursoscomprometidos; previsiones de poblacin, trfico, industrias y consumo de

combustibles, estrategiasdeseguimiento.

A continuacin seanalizan algunosdeestosaspectos.

I nventari o de emi siones y compar acin con loslm ites de emisinEl inventario deemisionesesunalista lo mscompleta posible de

las fuentes contaminantes y sus emisiones en una determinadazona, estimadas con la mayor exactitud posible para todas lasfuentes emisoras localizadas, lineales y zonales (difusas). Cuandose comparan estas emisiones con los lmites de emisin estable-cidos para una determinada fuente, se obtienen los primerosdatossobre lasposiblesmedidasde control en caso de sobrepasardichoslmites. El inventario deemisionestambin sirvepara esta-blecer prioridadesentre lasprincipalesfuentesdependiendo de lacantidad de contaminantes emitidosy para determinar la impor-tancia relativa de lasdiferentesfuentes; por ejemplo, trfico frentea fuentes industriales o residenciales. El inventario de emisionespermite tambin estimar las concentraciones de contaminantesatmosfricoscuando resulta difcil o demasiado costoso medir lasconcentracionesambientales.

I nventari o de concentraciones de contaminantesatmosfricos y compar acin con las nor massobre calidad atmosfricaEl inventario de concentraciones de contaminantes atmosfricosresumelosresultadosde la vigilancia deloscontaminantesatmos-fricos en trminos de medias anuales, porcentajes y tendenciasde estos valores. Entre los compuestos incluidos en este tipo deinventario seencuentran lossiguientes:

dixido deazufre; xidosde nitrgeno; partculasen suspensin; monxido decarbono; ozono; metalespesados(Pb, Cd, Ni, Cu, Fe, As, Be);

hidrocarburos aromticos policclicos: benzo[a]pireno,benzo[e]pireno, benzo[a]antraceno, dibenzo[a,h]antraceno,benzo[ghi]peri leno, coroneno,

compuestos orgnicos voltiles: n-hexano, benceno, 3-metilhe-xano, n-heptano, tolueno, octano, etilbenceno xileno (o-,m-,p-),n-nonano, isopropilbenceno, propilbenceno, n-2-/ 3-/ 4-etilto-lueno, 1,2,4-/ 1,3,5-trimetilbenceno, triclorometano, 1,1,1tri-cloroetano,tetraclorometano,tri-/ tetracloroeteno.

La comparacin de las concentraciones de contaminantesatmosfricoscon lasnormaso directricessobre la calidad atmos-frica indican las reas problemticas que deben ser objeto deun anlisis de lascausaspara identificar las fuentesresponsablesdel incumplimiento de la normativa. En estosanlisis se util izanmodelos de dispersin (vase Contaminacin atmosfrica:

modelos de dispersin de contaminantes atmosfricos ). Losdispositivos y los procedimientos utilizados actualmente para



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vigilar la contaminacin atmosfrica se describen en Vigilanciade la calidad atmosfrica .

Concentraciones simuladas de contami nantes

atmosfricos; comparacin con las nor mas sobrela calidad atmosfricaEl inventario de emisiones incluye miles de compuestos, pero laconcentracin atmosfrica de muchos de ellos no puede sercontrolada por razoneseconmicas. El uso de modelosde disper-sin puede ayudar a estimar las concentraciones de loscompuestosmsexticos . Util izando el modelo dedispersin ylos parmetros meteorolgicos adecuados, pueden estimarse ycompararse los porcentajes y medias anuales con las normas ydirectricessobrela calidad atmosfrica, si esqueexisten.

I nventari o de efectos sobre la salud pbli ca y elmedio ambiente; anlisis de las causasOtra importantefuentede informacin esel inventario deefectos(Ministerium fr Umwelt 1993), queconsiste en losresultadosde

los estudios epidemiolgicos realizados en el rea en cuestin ylos efectos de la contaminacin atmosfrica observadosen recep-tores biolgicos e inanimados tales como plantas, animales,metales y materiales de construccin. Los efectosatribuidos a lacontaminacin atmosfrica deben ser analizados para identificarsus causas y el componente responsable; por ejemplo, aumentode la prevalencia de bronquitis crnica en un rea contaminada.Una vez definido el compuesto o compuestosen el anlisis causal(anlisis compuesto-causa), debe realizarse un segundo anlisispara establecer lasfuentesresponsables(anlisis fuente-causa).

M edidas de control y su costeEntre lasmedidasde control de lasfuentesindustrialesseencuen-tran lossistemasde depuracin del aire, quedeben ser adecuadosy correctamente diseados, instalados, manejados y mantenidos.

Estos dispositivos son conocidos como separadores o colectores.Un separador o colector puede definirse como un aparato uti li-zado para separar en un medio gaseoso uno o varios de loselementos siguientes, que se encuentran mezclados o en suspen-sin en dicho medio: partculas slidas (filtros y separadores depolvo), partculas lquidas (filtros y separadores de gotas) y gases(purificador degases). Losprincipalesequipospara el control dela contaminacin del aire (analizadosmsadelante en la seccinControl de la contaminacin atmosfrica) son lossiguientes:

para partculas: separadores por velocidad (p. ej., ciclones);filtros textiles (mangas); precipitadores electrostticos; colec-toreshmedos(torresde lavado scrubbers ),

para contaminantes gaseosos: colectores hmedos (torres delavado); unidades de adsorcin (p. ej., lechos adsorbentes);postquemadores, que pueden ser con aplicacin directa defuego (incineracin trmica) o cataltica(combustin cataltica).

Los colectoreshmedos(torres de lavado) pueden utilizarse pararetirar simultneamente contaminantes gaseosos y otras part-culas. Tambin algunosaparatos de combustin pueden quemargases y vapores, as como aerosoles combustibles. Dependiendodel tipo de efluente, se puede utilizar un tipo de colector o unacombinacin devariosdeellos.

El control de losoloresqueson qumicamente identificablessebasa en el control de los agentes qumicos de los que emanan(p. ej., por absorcin o por incineracin). Cuando un olor noestdefinido qumicamente, o el agente que lo produce se encuentraen concentraciones extremadamente pequeas, pueden uti li -zarse otras tcnicas que lo enmascaran (con un agente de olormsfuerte, agradable e inofensivo) o contrarrestan (mediante un

aditivo queneutraliza, al menosen parte, su olor desagradable).

Debe tenerse en cuenta que el manejo y el mantenimientocorrectos del colector son condiciones indispensables paraconseguir la eficacia esperada. Estas circunstancias deben seranalizadas a la hora de disear las instalaciones, tanto desde el

punto de vista tcnico como financiero. El consumo de energaes otro factor que debe considerarse. Cualquier sistema de puri-ficacin del aire no slo debeser elegido por su coste inicial, sinoteniendo en cuenta sus costes operativos y de mantenimiento.Cuando se trate de contaminantes radiactivos o de alta toxi-cidad, se requiere el mayor grado de eficacia purificadora, ascomo procedimientos especiales para el almacenamiento y laevacuacin de los residuos.

Las principales medidas de control de las fuentes industrialesson lassiguientes:

Sustit ucin de materi ales. Ejemplos: sustitucin de disolventesaltamente txicos, uti lizadosen ciertos procesosindustriales, porotros menos nocivos; util izacin de combustibles con menorcontenido en azufre (p. ej., carbones lavados) cuya combustindesprendemenoscompuestos azufrados, etc.

M odif icacin o cambio de procesos o equipos industri ales. Ejemplos: enla industria siderrgica, sustitucin del mineral sin procesar pormineral peletizado (para reducir la cantidad de polvo generadodurante la manipulacin del metal); sustitucin de sistemasabiertos por sistemas cerrados; sustitucin de sistemas de cale-faccin con combustible por sistemas de vapor, agua caliente oelctricos; utilizacin de catalizadores en los tubos de escape(procesosde combustin), y otros.

La modificacin delosprocesoso de la distribucin en plantatambin puede facilitar y/ o mejorar las condiciones para ladispersin o condensacin de contaminantes. Por ejemplo, unadistribucin en planta diferente puede facil itar la instalacin deun sistema de extraccin localizada; el funcionamiento delproceso de produccin a un ritmo ms lento puede permiti r lautil izacin de algn colector (con limitacionesde volumen, pero

en otras ocasiones adecuado). Los sistemas de depuracin queconcentran los contaminantes en pequeos volmenes de aireofrecen la ventaja de que su coste est ntimamente relacionadocon la cantidad de residuos que deben recibir tratamiento, y laeficacia de algunos de estos equipos aumenta con la concentra-cin de contaminantes en el efluente. Tanto la sustitucin dematerialescomo la modificacin de los procesos de produccinpueden tener limitacionestcnicasy/ o econmicasque debernser tenidasen cuenta.

L impi eza y al macenamiento adecuados. Ejemplos: estricta higieneen el procesamiento de alimentos animalesy vegetales; elimina-cin del almacenamiento al aire l ibre de productos qumicos(p. ej., montones de azufre) o de materiales pulverulentos(arenas); en caso de que esto no sea posible, rociar estosmontones con agua para que no se dispersen (si es posible) o

cubrirlos con lonas, plsticos o agentes humidificantes paraevitar que laspartculaspasen a la atmsfera.

Correcta evacuacin de los residuos. Ejemplos: evitar el simpleamontonamiento de los residuosqumicos (como los residuosdelos reactores de polimerizacin), as como el vertido de residuos(slidos o lquidos) a los cursosde agua. Esta lt ima prctica noslo contamina el agua, sino que tambin puede crear unafuente secundaria de contaminacin atmosfrica, como es elcaso de los vert idos sulfurosos de las papeleras, que desprendenoloresy gasesmuy molestos.

M antenimiento. Ejemplo: una conservacin y una puesta apunto esmeradade losmotoresde combustin interna reduce lacontaminacin por monxido decarbono e hidrocarburos.

Prcticas de trabajo. Ejemplo: cuando se fumiga con plaguicidas,tienen que tenerse en cuenta las condiciones meteorolgicas y,

en especial, la direccin de losvientosdominantes.

5 5 . 6 G E S T I O N D E L A C O N T A M I N A C I O N A T M O S F E R I C A E N C I C L O P E D I A D E S A L U D Y S E G U R I D A D E N E L T R A B A J O



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Por analoga con unas prcticas adecuadas de trabajo, en elmbito domstico o municipal tambin se puede reducir lacontaminacin adoptando precauciones simi lares; por ejemplo,modificando el comportamiento ciudadano en cuanto a la utili -

zacin de los vehculos (ms transporte pblico, coches mspequeos, etc.) y controlando los sistemasde calefaccin (mejoraislamiento trmico de losedificios para reducir el consumo decombustibles, combustiblesdemejor calidad, etc.).

Las medidas para controlar las emisiones de los vehculosconsisten en programas adecuados y eficientes de inspeccin ymantenimiento obligatorios para el parque de vehculos exis-tente, programas de instalacin obligatoria de catalizadores enlos nuevos coches fabricados, sustitucin de los vehculos conmotor de combustin por vehculosaccionadoscon energa solaro bateras, regulacin del trfico de carretera y modelos deplanificacin del transporte y del uso desuelo.

Las emisiones de los motores de los vehculos se controlanvigilando las emisiones asociadas al parmetro milla recorridapor vehculo (VMT) y el propio parmetro VMT (Walsh 1992).

Las emisionespor VM T pueden reducirse controlando el rendi-miento del vehculo (estructura y mantenimiento), ya sea nuevoo usado. Se puede controlar la composicin de la gasolina conplomo empleada como combustible, reduciendo el contenido enplomo o azufre, lo cual tendr, a su vez, un efecto beneficioso,disminuyendo las emisiones de hidrocarburos (HC) de losvehculos. La reduccin del contenido de azufre en el gasleopara disminuir la emisin de partculas contaminantes tiene elefecto beneficioso de aumentar el potencial para el control cata-ltico de la emisin deestaspartculasy deHC orgnicos.

Otra importante herramienta para reducir las emisiones porevaporacin y reposicin del combustible de los vehculos escontrolando la volatilidad de la gasolina. De esta forma puedenreducirse considerablemente lasemisiones de HC por evapora-cin. La adicin de sustanciasoxigenadasa la gasolina reduce el

contenido de HC y CO en los gases de escape siempre que noaumente la volatilidad del combustible.

La reduccin del valor VM T es otro medio de controlar lasemisiones de los vehculos mediante estrategias como lassiguientes:

utilizar mediosdetransporte mseficientes; aumentar el nmero medio depasajerospor vehculo; distribuir lassobrecargasdetrfico en horaspunta, reducir la demandadedesplazamiento.

Aunque estasestrategiaspromueven el ahorro de combustible,todava no han sido ampliamente aceptadas, ni los gobiernos sehan planteadoseriamente su implantacin.

Todas estassoluciones tecnolgicasy polticasal problema delosvehculosmotorizados, excepto la sustitucin por cocheselc-tricos, se ven contrarrestadas cada vez ms por el crecimientodel parque mvil, de manera que slo abordando este ltimoaspecto podr resolverse el problema.

Coste de los efectos en la salud pblica y elmedio ambiente; anlisis de coste-beneficioEn un plan de control de la calidad atmosfrica, la parte mscompleja es la estimacin del coste de los efectos en la saludpblica y el medio ambiente, ya queresulta muy difcil estimar elcoste de losaosdevida perdidospor una enfermedad discapaci-tante, los ndices de hospitalizacin y las horas de trabajoperdidas. Sin embargo, esta estimacin y su comparacin con elcoste de lasmedidasde control resultan absolutamente necesariaspara poder determinar el balanceentre el coste de lasmedidasde

control y el coste deno adoptar dichasmedidaspor susefectosenla salud pblica y el medio ambiente.

Planificacin del transporte y el uso del sueloEl problema de la contaminacin est ntimamente ligado al usodel suelo y el transporte, especialmente en lo que respecta a cues-tiones como la planificacin urbanstica, el diseo de carreteras,

el control del trfico y el transporte pblico; y a consideracionesdemogrficas, topogrficas, econmicas y sociales (Venzia 1977).En general, las aglomeraciones urbanas de rpido crecimientopresentan serios problemas de contaminacin derivados de unaplanificacin deficiente del transporte y del uso del suelo. Laplanificacin del transporte con el fin de controlar la contamina-cin atmosfrica integra loscontrolesy polticasdel transporte, laorganizacin del transporte pblico y el coste de la congestin delas autovas. Los controles del transporte tienen un importanteimpacto en la sociedad en trminos de equidad, medidasrepre-sivas y conflictos sociales y econmicos, especialmente loscontroles directos como restricciones en el uso de los vehculos,racionamiento de la gasolina o reduccin de lasemisiones de losvehculos. La reduccin de las emisiones conseguida con loscontroles directos puede estimarse y verificarse con mtodos

fiables. Los controles indirectos, como la reduccin del nmerode millasrecorridas gracias a la mejora de lossistemas de trans-porte pblico, lasnormativas para mejorar el flujo de trfico, lasnormativassobre aparcamientos, peajes, impuestos aplicadosa lagasolina y permisos de conducir, as como la creacin de incen-tivospara reducir voluntariamente la utilizacin de losvehculos,se basan en la mayora de los casos en la experiencia previa deensayo y error y presentan demasiadasincertidumbrescomoparapoder formar parte deun plan detransporte viable.

Los planes nacionales con controles indirectos del transportepueden afectar a la planificacin del transporte y del uso delsuelo por su impacto en las autovas, los aparcamientos y loscentros comerciales. La planificacin a largo plazo del sistemade transportes y de su rea de influencia evitar un deterioroimportante de la calidad del aire y permit ir vigilar la aplicacin

de las normas sobre la calidad atmosfrica. En las ciudades seconsidera que el transporte pblico podra solucionar losproblemas de contaminacin atmosfrica. La organizacin delsistema de transporte pblico para atender a una determinadarea y el reparto del trfico entre el uso de autovas y los servi-cios de autobuses y trenes altera las pautas de uso del suelo.Existe un reparto ptimo para reducir al mnimo la contamina-cin atmosfrica, aunque no siempre es aceptable cuando seconsideran otros factoresademsde losambientales.

El automvil est considerado como el mayor generador defactores econmicos externos (externalidades) de la historia.Algunosde ellos, como el trabajo y la movil idad, son posit ivos,aunque los negativos, como la contaminacin atmosfrica, losaccidentesque causan heridosy muertos, losdaosmateriales, elruido, la prdida de tiempo y la irritacin asociada, llevan a la

conclusin que el transporte no es una industria decoste decre-ciente en laszonasurbanas. Loscostesde congestin de lasauto-vas y el consiguiente tiempo perdido constituyen otro factorexterno queresulta difcil de estimar. Si el coste de los desplaza-mientospor motivos de trabajo no incluye los costes de conges-tin, es imposible realizar una evaluacin correcta de lasdistintasmodalidadesde transporte.

La planificacin del uso del suelo para el control de la conta-minacin atmosfrica incluye cdigos de zonificacin y normasde explotacin, controlesdel uso del suelo, desarrollo urbansticoy polticasde planificacin del uso del suelo. La zonificacin deluso de suelo supuso un primer intento de proteger a la pobla-cin, sus propiedades y sus oportunidades econmicas. Pero ladispersin de los contaminantes atmosfricos exiga algo msque la simple separacin fsica de lospolgonos industrialesy las

zonas residencialespara proteger al individuo. Por esta razn seintrodujeron en algunos cdigos de zonificacin normas de



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explotacin basadas inicialmente en decisiones estticas o cuali -tativas en un intento de establecer criterios para identificar losproblemaspotenciales.

La planificacin a largo plazo del uso del suelo exigela identi-

ficacin de las limitaciones en la capacidad de asimilacin delmedio ambiente. Acto seguido pueden establecerse controlesdeluso del suelo quedistribuyan de forma equitativa esta capacidadentre las distintas actividades locales. Los controles del uso delsuelo comprenden sistemas de autorizacin de nuevas fuentesestticas, clasificacin de zonas industr iales y residenciales,restricciones por la designacin de servidumbres de paso oexpropiacin de terrenos, control del emplazamiento delreceptor, zonificacin en funcin de la densidad de lasemisionesy regulacin dela distribucin de lasemisiones.

Las polticas sociales de la vivienda, cuyo objetivo es ponersta al alcance de todas aquellaspersonas quede otra forma notendran acceso a ella (mediante ventajasfiscalese hipotecarias)estimulan el crecimiento urbano y desincentivan indirectamenteun desarrollo residencial de mayor densidad. Actualmente estas

polticas han resultado ser desastrosas para el medio ambiente,ya que no contemplan un desarrollo simultneo de sistemaseficientes de transportes que atiendan las necesidades de loshabitantes de las nuevas comunidades que se desarrollan. Laleccin que debemos aprender de este tipo de desarrollo es lanecesidad de coordinar los diferentes programasque tienen unimpacto ambiental y de realizar asimismo una planificacinintegral en el mbito en el que se produce el problema y a unaescala lo suficientemente amplia como para abarcar todo elsistema.

La planificacin del uso del suelo debe plantearse a escalanacional, provincial, regional y local para garantizar unaadecuada proteccin a largo plazo del medio ambiente. Por logeneral, los programas gubernamentales comienzan ubicandolascentrales de generacin de energa, loslugaresde extraccin

de minerales, laszonascosterasy losdesiertos, montaasy otrasreas de inters turstico. Puesto que la multiplicidad de admi-nistracioneslocalesen una determinada regin no lespermite astas afrontar de forma adecuada los problemas ambientalesregionales, son los gobiernos o administraciones regionalesquienes deben coordinar el desarrollo urbanstico y lospatronesde densidad, supervisando la gestin del espacio, el emplaza-miento y el uso de nuevasconstruccionesy losserviciosde trans-porte. La planificacin del transporte y del uso del suelo debe iracompaada de la vigilancia del cumplimiento de las normaspara mantener la calidad atmosfrica deseada. En un caso ideal,la planificacin del control de la contaminacin atmosfricadebera ser realizada por la misma entidad regional responsablede la planificacin del uso del suelo, ya que ambas reaspresentan factoresexternos comunes.

Plan de ejecucin, recursos comprometidosEl plan de calidad atmosfrica debe incluir siempre un plan deejecucin que especifique la forma en que deben aplicarse lasmedidasde control. Este plan incluyetambin un compromiso derecursos para que, de acuerdo con el principio de quien conta-mina paga, se establezcan las acciones que debern emprenderlosque contaminan y la manera en que el gobierno lesayudar arespetar esecompromiso.

PrevisionesAl ser tambin un plan preventivo, el plan de calidad atmosfricadebe incluir estimaciones de las tendencias de la poblacin, eltrfico, la industria y el consumo de combustibles para poderevaluar respuestas a futuros problemas. La adopcin de medidas

con antelacin a lossupuestosproblemasevitar multitud de difi-cultadesen el futuro.

Estr ategias de seguim ientoUna estrategia para el seguimiento del control de la calidad delaire consiste en planesy polticasreferentesa la manera deponeren prctica futurosplanesdecalidad atmosfrica.

Importancia de la evaluacin del impactoambientalLa evaluacin del impacto ambiental (EIA) es el proceso por elcual el organismo responsable prepara un informe detalladosobre el impacto ambiental de una accin propuesta que afectaconsiderablemente a la calidad del entorno humano (Lee 1993).La EIA es un instrumento de prevencin que tiene como fina-lidad evaluar el entorno humano en la fase inicial del desarrollodeun programa o proyecto.

La EIA resulta especialmente importante en lospases dondese desarrollan proyectos como parte de su reorientacin o rees-tructuracin econmicas. La EIA se ha incorporado a la legisla-cin en muchospasesdesarrolladosy cada vez se aplica msenlospasesen vasdedesarrollo y con economasen transicin.

La EIA es una herramienta que integra la planificacin ygestin del medio ambiente, considerando las interaccionesentre diferentesmedios. Por otra parte, la EIA incorpora la esti-macin de lasconsecuenciasambientalesal proceso deplanifica-cin, con lo que se convierte en un instrumento adecuado parael desarrollo sostenible. La EIA combina asimismo propiedadestcnicasy participativasal recoger, analizar y aplicar datoscien-tficosy tcnicosconsiderando el control de calidad y la garantade calidad e incluye consultas con los organismos responsablesde la proteccin del medio ambiente y laspersonasque puedenverse afectadas por ciertos proyectos antes de aprobar ningnprocedimiento. Un plan de calidad atmosfrica puede conside-rarse como parte integrante del proceso EIA aplicado a laatmsfera.

CONTAMINACION ATMOSFERICA:MODELOS DE DISPERSION DE

CON TAMINANTES ATMOSFERICOSMODELOSDE DISPERSION DECONTA MINANTES

Marion Wichmann-Fiebig

La finalidad de los modelos de contaminacin atmosfrica esestimar lasconcentracionesde contaminantes en el aire exteriorcomo consecuencia, por ejemplo, deprocesosindustriales, fugasoel trfico. Estosmodelosse utilizan para estimar la concentracintotal de un contaminante e identificar la causa de unos nivelesextraordinariamente altosde contaminacin. En la fase de plani-

ficacin de los proyectos, permite anticipar la contribucin alestrsambiental y optimizar lascondicionesde emisin.

Dependiendo de lasnormassobre la calidad atmosfrica esta-blecidaspara el contaminante en cuestin, se util izan losvaloresmedios anuales o las concentraciones mximas durante cortosperodos de tiempo. Por lo general, las concentraciones debendeterminarse en el lugar donde viven las personas, es decir,cercade la superficie a unaaltura deunosdosmetrosdel suelo.

Parm etros que influyen en la di spersin de loscontaminantesEn la dispersin de contaminantes influyen dostipos de parme-tros: losparmetrosde la fuente y losparmetrosmeteorolgicos.En los primeros las concentraciones son proporcionales a lacantidad de contaminante emitido. Cuando se trata de polvo,

debe conocerse el dimetro de las partculas para poder deter-minar la sedimentacin y la precipitacin del material

5 5 . 8 M O D E L O S D E D I S P E R S I O N D E C O N T A M I N A N T E S E N C I C L O P E D I A D E S A L U D Y S E G U R I D A D E N E L T R A B A J O



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(VDI 1992). Puesto que las concentraciones en la superficie sonmenorescuanto mayor sea la altura de la fuente, este parmetrotiene que ser tambin tenido en cuenta. Adems, las concentra-

cionesdependen de la cantidad total de gases liberados, as comode su temperatura y velocidad. Si la temperatura essuperior a la

del aire exterior, losgases estarn sometidos a flotacin trmica.La velocidad de liberacin, que puede calcularse conociendo eldimetro interior de la fuente y el volumen de gases liberados,produce fuerzas ascensionales dinmicas. Existen una serie de

frmulasempricasque puedeutilizarse para describir estospar-metros (VDI 1985; Venkatram y Wyngaard 1988). Debe recor-darse que la flotacin trmica y las fuerzas dinmicas nodependen de la masa del contaminante en cuestin, sino de lacantidad total degasliberado.

Losparmetrosmeteorolgicosqueinfluyen en la dispersin decontaminantesson la velocidady la direccindel viento,as comola estratificacin trmica vertical. La concentracin de contami-nante es inversamente proporcional a la velocidad del viento,debido principalmente a su movimiento acelerado. Adems, elmezclado turbulento aumenta con la velocidad del viento. Lasinversiones trmicas(es decir, situaciones en lasque la tempera-tura aumenta con la altura) dificultan el mezclado turbulento,razn por la cual cuando se producen estratificacionesmuy esta-blesse observan concentracionesmximasa ras de suelo. Por el

contrario, lassituaciones de conveccin intensifican el mezcladovertical,dandolugar avaloresdeconcentracinmsbajos.Lasnormassobre la calidad atmosfrica (por ejemplo, valores

anualesmedioso percenti les98) suelen basarse en estadsticas ypor ello es preciso obtener datos de series cronolgicas de losprincipales parmetros meteorolgicos. Lo ideal esque las esta-dsticas se basen en diez aosde observacin. Si slo sedisponede series cronolgicas ms cortas, debe comprobarse que stassean representativas de un perodo de tiempo ms largo anali-zando, por ejemplo, series cronolgicas mslargas obtenidasenotrospuntosde observacin.

La serie cronolgica utilizada tienequeser tambin represen-tativa del lugar en cuestin, es decir, debe reflejar lascaracters-ticas locales. Esto es especialmente importante en el caso de lasnormas sobre la calidad atmosfrica que se basan en fracciones

mximas de la distribucin, como los percentiles 98. Si no sedisponedeunaserie cronolgica deeste tipo, puedeutilizarse unmodelo de flujo meteorolgico calculado a partir de otrosdatos,segn sedescribe a continuacin.

M odelos de contami nacin atmosfricaComo ya se mencion antes, la dispersin de los contaminantesdepende de las condiciones de emisin, el transporte y elmezclado turbulento. La ecuacin global que describe estascaractersticasse denomina modelo dedispersin deEuler (Pielke1984). Con este modelo se determinan las prdidasy gananciasdel contaminante en cuestin en todos los puntos de una rejillaespacial imaginaria en diferentes periodos de tiempo. Estemtodo esmuy complejo y requiere un tiempo de procesamientoinformtico muy largo, razn por la cual no puede aplicarse de

forma rutinaria, aunque en muchos casos puede simplificarseaplicando los supuestossiguientes:

lascondicionesdeemisin novaran con el tiempo; lascondicionesmeteorolgicasno varan durante el transporte, la velocidad del viento essuperior a1 m/ s.

En este caso, la ecuacin mencionada antespuede resolverseanalticamente. La frmula resultante describe un penacho conuna distribucin gaussiana de la concentracin, el denominadomodelo gaussiano de penacho (VDI 1992). Los parmetros dedistribucin dependen de las condiciones meteorolgicas, dela distancia recorrida por el viento y de la altura de la fuente ydeben ser determinados de forma emprica (Venkatram yWyngaard 1988). Cuando las emisiones y/ o los parmetrosmeteorolgicos varan a lo largo de un perodo considerable de

tiempo y/ o en el espacio, pueden describirse mediante elmodelo gaussiano de rfaga (VDI 1994). En este modelo se

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Programas internacionales de vigilanciaO rganismos internacionales como la O rganizacin M undial de

la Salud (OM S), la Organizacin Meteorolgica Mundial

(O M M ) y el Programa de las N aciones Unidas para el M edioAmbiente (PN UM A) han instituido p royectos de vigi lancia e inves-

tigacin para aclarar las cuestiones relacionadas con la contami-

nacin atmosfrica y promover medidas q ue eviten un mayor

deterioro de la salud pblica y de las condiciones ambientales y

climticas.

El Global Environmental M onitoring System-GEMS/ Air

(Sistema M undial de Vigilancia Ambiental/ Aire) (OM S/ PN UM A

19 93 ), organizado y patrocinado por la O M S y el PN UMA, ha

desarrollado un amplio programa cuya finalidad es proporcionar

los instrumentos necesarios para un control racional de la conta-

minacin atmosfrica (vase Figura 55 .1 ). El ncleo de este

programa es una base de datos mundial de concentraciones de

contaminantes atmosfricos en las zonas urbanas, como dixido

de azufre, partculas en suspensin, plomo, xido de nitrgeno,

monxido de carbono y ozono. Pero tan importantes como estabase de datos son las herramientas de g estin, como guas para

la rpida elaboracin de inventarios de las emisiones, programas

para elaborar modelos de dispersin, estimaciones d e riesgos

para la poblacin, medidas de control y anlisis de coste/ bene-

ficio. A este respecto, G EM S/ Air p roporciona manuales de meto-

dologa (OMS/ PN UMA 1994, 1995), realiza estudios globales

de la calidad atmosfrica, facilita la revisin y validacin de estu-

dios, a cta como i ntermediario de datos/ informacin, elabora

documentacin tcnica de apoyo sobre todos los aspectos del

control d e la calidad atmosfrica, facilita el establecimiento de

vigilancia, prepara y d istribuye informes anuales y crea o loca-

liza centros regionales de colaboracin y/ o expertos para coor-

dinar y apoyar las actividades de acuerdo con las necesidades

de cada regin (OMS/ PN UMA 1992, 1993, 1995).

El programa Global Atmospheric W atch (GAW )(Vigilancia

Atmosfrica M undial) (M iller y Soudine, 1 99 4) proporciona d atos

y otro tipo de informacin sobre la composicin qumica y las

caractersticas fsicas de la atmsfera y de sus tendencias, para

poder entender la relacin entre los cambios en la composicin

atmosfrica y los cambios climticos mundiales y regionales, el

transporte atmosfrico a larga distancia y la precipitacin de

sustancia s p otencialmente noc ivas sobre los ec osistemas terres-

tres, de agua dulce y marinos, as como el ciclo natural de los

e le me nto s q umi co s e n e l si ste ma g lo b al d e a tm s-

fera/ oca nos/ biosfera y los impactos antropog nicos en d icho

ciclo. El p rograma GAW comprende cuatro reas de a ctividad:

el Global O zone O bserving System (GO 3O S)(Sistema M undial

de O bservacin de la C apa de O zono), que consiste en la vigi-

lancia mundial de la composicin atmosfrica de fondo y que

incluye a la Background Air Pollution M onitoring N etwork

(BAPM oN ) (Red de Vigilancia de la Co ntaminacin Atmosfrica

de Fondo); la dispersin, el transporte, la transformacin qumica

y la precipitacin d e contaminantes atmosfricos sobre la tierra y

el mar a diferentes escalas de tiempo y espacio; el intercambio

de contaminantes entre la atmsfera y otros medios naturales; y,

por ltimo, la vigilancia integrada. Una de las tareas ms impor-

tantes de la G AW es establecer los Centros de Actividad Cient-

f ica para el C ontrol de la Cal idad cuya labor es vig ilar la

calidad de los datos obtenidos con el programa GAW .


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emiten diferentesrfagasen periodosde tiempo fijosy cada unade ellas sigue su propia trayectoria de acuerdo con las condi-cionesmeteorolgicasdel momento. En su camino, cada rfagacrece dependiendo del mezclado turbulento. Los parmetrosque describen este crecimiento deben determinarse a partir dedatos empricos (Venkatram y Wyngaard 1988), aunque paraello ser necesario disponer de datos en el tiempo y/ o en elespacio con la resolucin necesaria.

En el caso de emisiones accidentales o estudios de casos indi-viduales, se recomienda utilizar un modelo de Lagrange o de

partculas (VDI Guideline 3945, Parte 3), que calcula lastrayecto-rias de un gran nmero de partculas, cada una de las cualesrepresenta una cantidad fija del contaminante en cuestin. Lastrayectorias individuales estn determinadas por el desplaza-miento debido al viento medio y a las alteraciones estocsticasque, aunque impiden que las trayectorias coincidan totalmente,representan el mezclado turbulento. En principio, los modelosde Lagrange son capacesde representar condicionesmeteorol-gicas complejas, en especial de viento y turbulencias. Loscampos calculados mediante los modelos de flujo que sedescriben a continuacin pueden utilizarse para losmodelos dedispersin deLagrange.

M odelos de dispersin en terr enos complejosCuando se tienen que determinar las concentracionesde conta-

minantesen un terreno estructurado, a veces es necesario incluirlos efectos topogrficos en los modelos de dispersin de los

contaminantes. Estos efectos son, por ejemplo, el transportesegn la topografa o lossistemasdevientostrmicoscomobrisasmarinas o vientos de montaa, que cambian su direccin en eltranscursodel da.

Si estosefectostienen lugar a una escala mucho mayor que elrea del modelo, su influencia puede considerarse util izandodatos meteorolgicos que reflejen las caractersticas locales. Sino se dispone de este tipo de datos, puede obtenerse la estruc-tura tridimensional del flujo en la topografa util izando unmodelo de flujo adecuado. A partir de estosdatosse obtiene un

modelo de dispersin suponiendo que existe homogeneidadhorizontal, como se describi antespara el modelo gaussiano depenacho. Sin embargo, cuando las condicionesdel viento varande forma significativa dentro del rea del modelo, el modelo dedispersin debe tener en cuenta el flujo tridimensional afectadopor la estructura topogrfica. Como hemos visto ya, esto puederealizarse con un modelo gaussiano de rfaga o con un modelode Lagrange. Otra alternativa es utilizar el modelo mscomplejo deEuler.

Para determinar la direccin del viento de acuerdo con laestructura topogrfica del terreno, puede uti lizarse un modelode flujo de diagnstico o de masa constante (Pielke 1984). Enestos modelos, el f lujo se adapta a la topografa modificando almnimo los valores iniciales y manteniendo su masa constante.Puesto que con este modelo se obtienen resultados rpidos,

puede util izarse tambin para calcular estadsticas del viento enun determinado lugar cuando no se dispone de observaciones.

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Figura 55.1 Sistema mundial de vigilancia ambiental/ Control de la contaminacin atmosfrica.


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Para ello se utilizan estadsticas del viento geostrfico(datos sobre la capa superior de la atmsfera obtenidos conradiosondas).

En el caso de que sea necesario conocer con ms detalle lossistemas trmicos del viento, se util izarn los denominadosmodelos de pronstico. Segn la escala y la pendiente del readel modelo, puede que sea conveniente uti lizar un modelohidrosttico o incluso un modelo no hidrosttico de mayorcomplejidad (VDI 1981). Este tipo de modelos exigen un orde-nador de gran potencia y una gran experiencia en su aplicacin.Por lo general, no sirven para determinar concentracionesbasadas en mediasanuales, pero pueden realizarse estudios delcaso ms desfavorable considerando slo una direccin del

viento y parmetros de velocidad de viento y estratificacinobtenidos con los valores ms altos de concentracin a ras desuelo. Si estos valoresdel caso msdesfavorable son inferioresalos establecidospor las normassobre la calidad atmosfrica, noser necesario realizar estudiosmsdetallados.

En lasFiguras55.2, 55.3 y 55.4 se indica la manera de repre-sentar el transporte y la dispersin de contaminantesen relacincon la influencia del terreno y losparmetrosclimatolgicosdelviento teniendo en cuenta lasfrecuenciasde viento superficial ygeostrfico.

M odelo de dispersin en el caso de fuentes depoca alturaPara el estudio de la contaminacin atmosfrica originada porfuentes de poca altura (p. ej., fuentes a la altura de un edificio o

emisiones del trfico rodado) deber tenerse en cuenta lainfluencia de los edificioscircundantes. Las emisiones del trfico

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Figura 55.2 Estructura topogrfica de una reginmodelo.

Figura 55.3 Distribucin d e frecuencias superficialesdeterminada a partir de la distribucinde frecuencias geostrficas.

Figura 55.4 Concentraciones medias anuales decontaminantes en una regin hipotticacalculadas a partir de la di stribucin defrecuencias geostrficas para campos

de viento heterogneos.


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rodado quedan atrapadas en los caones de aire que forman lascalles. Existen frmulas empricas que describen este efecto(Yamartino y Wiegand 1986).

Los contaminantes emitidos por una fuente de poca altura

situada en un edificio se acumulan en el lateral del edificio quese encuentra al abrigo del viento. El volumen de esta circulacinal abrigo del viento depender de la altura y de la anchura deledificio, as como de la velocidad del viento. Por lo tanto, losmodelos simpli ficadosque se util izan para representar la disper-sin de los contaminantesen estos casosy que en general consi-deran nicamente la altura del edificio, no suelen ser vlidos. Lafuerza vertical y horizontal de la circulacin al abrigo del vientose ha obtenido deestudios de tneles de viento (Hosker 1985) ypuede util izarse en modelos de diagnstico de masa constante.Una vez determinado el campo de flujo, ste puede utilizarsepara calcular el transporte y el mezclado turbulento del conta-minante emitido con los modelos de dispersin de Lagrange odeEuler.

Para estudios ms detallados (de emisiones accidentales, por

ejemplo)se tienen queutilizar modelosdeflujo no hidrosttico yde dispersin en lugar de modelos de diagnstico. Puesto queestos modelos requieren ordenadoresde gran potencia, se reco-mienda utilizar primero un modelo del caso ms desfavorablecomo el descrito, antes de recurrir a un modelo estadsticocompleto.

VIGILANCIA DE LA CALIDADATMO SFERICAVIGILANCIA DELA CALIDAD ATMOSFERICA

Hans-Ulrich Pfeffer y Peter Bruckmann

La vigilancia de la calidad atmosfrica consiste en la medicin

sistemtica de los contaminantes atmosfricos para evaluar laexposicin de receptores vulnerables (p. ej., personas, animales,plantas y obras de arte) basndose en normas y directrices deri-vadas de los efectos observados, y/ o identificar la fuente decontaminacin atmosfrica (anlisis de lascausas).

Las concentraciones de contaminantes atmosfricos se veninfluidas por lasvariaciones en el tiempo y en el espacio de lasemisionesde sustanciaspeligrosasy la dinmica desu dispersinen la atmsfera, que originan importantesvariaciones diarias yanuales. Resulta prcticamente imposible determinar de unamanera uniforme todas estas variaciones de la calidad de laatmsfera (en el lenguaje estadstico, la poblacin de estados decalidad de la atmsfera). Por ello, lasmediciones de lasconcen-tracionesde contaminantesatmosfricos tienen siempre carcterdemuestrasaleatoriasen el espacio o en el tiempo.

Planificacin de las medicionesEl primer paso en la planificacin de las medicionesconsiste endefinir el objetivo de la medicin con la mayor precisin posible.Entre las principales actividades de vigilancia de la calidadatmosfricaseencuentran lassiguientes:

Medicin de un rea:

determinacin representativa de la exposicin en un rea (vigi-lancia general dela atmsfera);

medicin representativa de la contaminacin ya existente en elrea donde se ubicar la instalacin (autorizacin, TA Luft[Instruccin tcnica, atmsfera]);

alerta de esmog (esmog invernal, altas concentraciones deozono);

mediciones en puntos de especial contaminacin atmosfricapara estimar la exposicin mxima de los receptores (directiva

de la UE sobre el NO2, medicionesen caones formados porlas calles de acuerdo con la Ley federal de control de inmi-sionesen Alemania);

comprobacin de losresultadosde lasmedidasdecontrol delacontaminacin y tendenciasa lo largodel tiempo;

medicionespreliminares(descreening), investigaciones cientficas (p. ej., transporte de contaminantes

atmosfricos, conversiones qumicas, calibrado de los clculosde la dispersin).

5 5 . 1 2 V I G I L A N C I A D E L A C A L I D A D A T M O S F E R I C A E N C I C L O P E D I A D E S A L U D Y S E G U R I D A D E N E L T R A B A J O


Par m et ro Ej em pl o de apl icaci n: Pr ocedi mi en tode concesin de li cencias para plant asindustriales en Alemania

Objetivo Determinacin de la contaminacin previa enel procedimiento de autorizacin; medicinpreliminar mediante m uestreo aleatoriorepresentativo

Area de medicin Crculo alrededor del emplezamiento, con unradio 30 veces mayor a la altura de lachimenea ( simplificado)

Normas de evaluacin(dependiendo del lugar y deltiempo) : valores caractersticos

que deben obtenerse de losresultados de las mediciones

Valores umbral IW1 ( media aritmtica) eIW2 ( percentil 9 8) de TA Luft [ Instruccintcnica, aire]; clculo de I1 (media aritm-

tica) e I2 (percentil 98) a partir de lasmediciones realizadas para 1 km2

( superficie de anlisis) y comparacincon IW1 e IW2

Ordenacin, eleccin y densidadde los puntos de medicin

Exploracin peridica de 1km2, paraconseguir una eleccin aleatoria delos puntos de medicin

Perodo de medicin 1 ao, como mnimo 6 meses

Altura de la medicin Ent re 1 ,5 y 4 met ros por encima del ni veldel suelo

Frecuencia de las mediciones 52 (1 04) mediciones por rea de anlisispara contaminantes gaseosos, segnla altura de la contaminacin

Duracin de cada medicin 1/ 2 hora para contaminantes gaseosos,24 horas para polvo en suspensin,1 mes para precipitacin de polvo

Momento de la medicin Al azar

Objeto medido Contaminacin atmosfrica emitida por laplanta prevista

Procedimiento de medicin Procedimiento de medicin normalizadonacional (directrices VDI)

Certeza necesaria delos resultados de las mediciones

Alta

Requisitos de calidad, control decalidad, calibrado, mantenimiento

Directrices VDI

Registro de los datos de lasmediciones, validacin, archivo,evaluacin

Clculo de la magnitud de los datos I1V eI2V para cada rea de anlisis

Costes Segn el rea y los objetivos dela medicin

Tabla 55 .2 Parmetros para la planificacin dela medicin de concentraciones decontaminantes atmosfricos y ejemplosde su aplicacin.


13/60

Medicin deuna instalacin:

medicionesen respuesta a quejas; identificacin delasfuentesemisores, anlisis de lascausas; medicionesen caso deincendio o fugas;

comprobacin dexito de lasmedidasde reduccin, vigilancia defugasen la instalacin.

El objetivo de la planificacin de lasmedicionesesutilizar losprocedimientos adecuados de medicin y anlisis pararesponder a preguntas concretas con la suficiente seguridad y elmnimo coste posible.

En la Tabla 55.2 se ofrece un ejemplo de los parmetros quedeberan uti lizarsepara planificar lasmediciones con relacin ala evaluacin de la contaminacin atmosfrica en la zonaelegida para erigir una planta industrial. Los requisitos formalesvaran segn la jur isdiccin y en este caso se han tenido especial-mente en cuenta los procedimientos de concesin de licenciaspara plantasfabrilesen Alemania.

El ejemplo de la Tabla 55.2 presenta una red de mediciones

quese suponequevigila, con la mayor representatividad posible,la calidad atmosfrica de un rea, para compararla con loslmitesfi jadosde calidad del aire. En este caso la seleccin delospuntos de medicin se realiza de forma aleatoria para abarcaremplazamientosequivalentesen un reacon calidad atmosfricavariable (p. ej., zonas residenciales, calles, zonas industr iales,parques, centro urbano, suburbios). Este enfoquepuede ser muycostoso para reasextensasdebido a la gran cantidad depuntosde medicin necesarios.

Otro t ipo de red de medicin es la que uti liza una seleccinrepresentativa de puntos basndose en el supuesto de que si serealizan mediciones de calidad atmosfrica variable en lospuntosmsimportantesy se sabecunto tiempo permanecen losobjetos protegidos en estos microentornos , podr tambindeterminarse la exposicin. Este enfoque puede ampliarse a

otrosmicroentornos(p. ej., habitaciones, coches) para estimar laexposicin total. Losmodelosde difusin o lasmedicionespreli-minares pueden ayudar a determinar los puntos correctos demedicin.

Una tercera posibi lidad consiste en realizar las mediciones enlos puntos de supuesta exposicin mxima (p. ej., NO2 ybenceno en los caones de las calles). Si en estos puntos secumplen loscriteriosde evaluacin, existe una probabilidad sufi-ciente de que lo mismo ocurra en todos los dems puntos. Estemtodo centrado en lospuntoscrticosrequiere un nmero rela-tivamente pequeo de puntosde medicin, aunqueelegidosconespecial cuidado. Adems, en algunos casos puede sobrestimarla exposicin real.

Los parmetros del perodo de medicin, la evaluacin de losdatos obtenidos de las mediciones y la frecuencia de las medi-

ciones dependern principalmente de lasnormas de evaluacin(lmites) y el nivel deseado de certidumbre de los resultados. Losvaloresumbral y lascondiciones perifricas que deben conside-rarseen la planificacin de lasmedicionestambin estn relacio-nados entre s. Si se utilizan procedimientos de medicincontinuos, puede conseguirse una resolucin casi constante en eltiempo. Pero esto slo esnecesario para vigilar valoresmximosy/ o alertas de esmog. Para la vigilancia de valores mediosanuales, essuficiente con realizar medicionesdiscontinuas.

En la siguiente seccin se describen las caractersticas de losmtodos de medicin y la garanta de calidad como otro par-metro fundamental dela planificacin delasmediciones.

Garanta de la calidadLas mediciones de las concentraciones de contaminantes atmos-fricos puede ser costosas y sus resultados pueden condicionar

decisiones importantes con graves repercusiones econmicas yecolgicas. Por lo tanto, lasmedidasde garanta decalidad debenformar parte del proceso de medicin. En este sentido, puedendistinguirsedostiposde medidas:

Medidas orientadas al procedimientoTodo procedimiento completo de medicin incluye muestreo,preparacin y tratamiento de la muestra, separacin, deteccin(ltima fase analtica); y toma y anlisis de los datos. En algunoscasos, especialmente cuando se realizan medicionescontinuasdegases inorgnicos, pueden eliminarse algunas fases del procedi-miento (p. ej., la separacin). Las mediciones tienen que reali-zarse estrictamente de acuerdo con los procedimientosestablecidos. Deben seguirse procedimientos normalizados yampliamente documentados, como las normas DIN/ ISO, lasnormasCEN o lasdirectricesVDI.

Medidas orientadas al usuarioLa utilizacin de equipos y procedimientos normalizados y

homologados para medir las concentraciones de contaminantesatmosfricos no garantiza por s sola una calidad aceptable si elusuario no utiliza asimismo mtodos adecuados de control decalidad. La aplicacin por parte del usuario de la seriedenormasDIN/ EN/ ISO 9000 (normas sobre el control de calidad y lagaranta de calidad), la norma EN 45000 (en la quese establecenlos requisitos que deben cumplir los laboratorios de ensayo) y laGua ISO 25 (requisitos generales para la competencia de loslaboratorios de ensayo y calibracin) son fundamentales paragarantizar la calidad.

Entre los aspectos importantes de las medidas de control decalidad figuran lo siguientes:

aceptacin y aplicacin del contenido de medidas comobuenasprcticasde laboratorio (BPL);

mantenimiento correcto de losequiposde medicin, adopcinde las medidas oportunas para evitar averas y asegurar lasreparaciones;

realizacin de calibraciones y controles regulares que garan-ticen un funcionamiento adecuado,

participacin en ensayosde intercomparacin.

Procedimientos de medicin

Procedimientos de medicin para gases inorgnicosSe dispone de multitud de procedimientos de medicin para lagran variedad de gases inorgnicos que existen. Estos procedi-mientospueden clasificarseen manualesy automticos.

Procedimientosm anuales

En los procedimientos manuales de medicin de gases inorg-

nicos, la sustancia objeto de la medicin es normalmente adsor-bida duranteel muestreo en una solucin o en un material slido.En la mayora de los casosse realiza una determinacin fotom-trica despus de una reaccin de coloracin adecuada. Algunosprocedimientosmanualesrevisten una importancia especial comoprocedimientos de referencia. Como consecuencia del coste rela-tivamente alto de personal, en la actualidad estosprocedimientosmanualesslo se realizan en raras ocasionespara medicionesdecampo cuando no se dispone de procedimientos automticosalternativos. En la Tabla 55.3 se resumen losprocedimientosmsimportantes.

Un mtodo especial demuestreo quese util iza principalmenteen los procedimientosmanualesde medicin esel tubo desepa-racin por difusin (separador). En esta tcnica la separacinde las fases de gas y de partculasse consigue por las diferentesvelocidades de difusin y se utiliza a menudo para realizar

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separaciones complejas (p. ej., amonaco y compuestosamnicos; xidos de nitrgeno, cido ntrico y nitratos; xidosde azufre, cido sulfrico y sulfatos o cidos haloge-nados/ haluros). En la tcnica clsica de separacin, el aire que

debe analizarse se succiona a travsdeun tubo de vidrio con unrecubrimiento especial, que vara segn el material que sepretende recoger. Esta tcnica de separacin ha sido mejoradaposteriormente por numerosas versiones con automatizacionesparciales pero, aunque ha aumentado considerablemente lasposibilidades de muestreo diferenciado, puede resultar muylaboriosa y su uti lizacin requiere gran experiencia.

Procedimientosautomatizados

En el mercado existen numerosos monitores que realizan medi-cionescontinuasdel dixido deazufre, losxidosde nitrgeno, elmonxido decarbono y el ozono y quese utilizan principalmentepara redes de mediciones. En la Tabla 55.4 se indican lasprinci-palescaractersticasde estosmtodos.

Debe insistirse en que todos los procedimientos automticos

de medicin quese basan en principios fisicoqumicosdeben sercalibrados utilizando procedimientos de referencia (manuales).

Puesto que los equipos automticos util izados en las redesde medicin se utilizan a menudo durante largos periodos detiempo (p. ej., varias semanas) sin supervisin humana directa,resulta indispensable comprobar su correcto funcionamiento de

forma peridica y automtica. Estos controles suelen realizarsecon gases de valor cero y gases de ensayo obtenidos por dife-rentes mtodos (preparacin del aire ambiente, cilindrosde gas presurizado, permeacin, difusin o dilucin esttica ydinmica).

Procedimientos de medicin para contaminantes en forma depolvo y su composicinEntre loscontaminantesatmosfricosparticulados, se puede dife-renciar entre la fraccin sedimentable y la fraccin de partculasen suspensin (suspended particulate matter, SPM). La primera estformada por partculasms grandesque se depositan en el suelopor su tamao y grosor. La segunda corresponde a laspartculasque se dispersan en la atmsfera de una forma casi estable y

homognea y, por lo tanto, permanecen en suspensin duranteun cierto tiempo.

5 5 . 1 4 V I G I L A N C I A D E L A C A L I D A D A T M O S F E R I C A E N C I C L O P E D I A D E S A L U D Y S E G U R I D A D E N E L T R A B A J O


Material Mtodo Ejecucin Comentarios

SO2

Mtodo TCM Absorcin en solucin de tetracloromercurato (frasco de lavado); reaccincon formaldehdo y pararosanilina para formar cido sulfnico rojo-violeta;determinacin fotomtrica

Mtodo de determinacin de refe-rencia de la CE; LD = 0,2 g SO2 ;s = 0,03 mg/ m3 a 0,5 mg/ m3

SO2 Mtodo de gel de slice Eliminacin de sustancias de interferencia mediante H3PO4 concentrado; adsorcinen gel de slice; desorcin trmica en corriente de H2 y reduccin a H2S; conversina azul de molibdeno; determinacin fotomtrica

LD = 0 ,3 g SO2;s = 0,03 mg/ m3 a 0,5 mg/ m3

NO2 Mt odo de Sal tzm an Absorcin en solucin de reaccin con formacin de un colorante azdico rojo ( frascode lavado); determinacin fotomtrica

Calibrado con nitrito sdico;LD = 3 g/ m3

O3 Mtodo de yoduro potsi co Form acin de yodo a partir de soluci n acuosa de yoduro potsico ( frasco de lavado);determinacin fotomtrica

LD = 20 g/ m3;s. rel. = 3,5% a 390 g/ m 3

F Mtodo de perla de plata;versin 1

Muestreo con preseparador de polvo; carga de F en perlas de plata recubiertas concarbonato sdico; elucin y determinacin con cadena de electrodos de fluoruro delantano sensible a iones

Inclusin de una porcin indetermi-nada de inmisiones de fluoruro enpartculas

F Mtodo de perla de plata;versin 2

Muestreo con filtro de membrana calentado; carga de F en perlas de plata recu-biertas con carbonato sdico; determinacin mediante procedimiento electroqumico(versin 1) o fotomtrico ( alizarina-complexona)

Peligro de obtener valores inferioresa los reales debido a la absorcinparcial de inmisiones de fluorurogaseoso en el filtro de membrana;LD = 0,5 g/ m3

Cl Mtodo de rodianuro demercurio

Absorcin en solucin de hidrxido sdico 0,1 N ( frasco de lavado); reaccin conrodianuro de mercurio e iones Fe( III) para formar un complejo de tiocianato de hierro;determinacin fotomtrica

LD = 9 g/ m3

Cl2 Mtodo de naranja de metilo Reaccin de blanqueo con solucin de naranja de metilo ( frasco de lavado);determinacin fotomtrica

LD = 0,015 mg/ m3

NH3 Mt odo de i ndof enol Absorcin en H2SO4 diluido ( impinger/ f rasco de lavado); conversin con fenole hipoclorito para formar colorante de i ndofenol; determinacin fotomtrica

LD = 3 g/ m3 (impinger); inclusinparcial de compuestos y aminas

NH3 Mtodo Nessler Absorcin en H2SO4 diluido ( impinger/ frasco de lavado); destilacin y reaccincon reactivo Nessler, determinacin fotomtrica

LD = 2,5 g/ m3 (impinger);inclusin parcial de compuestos

y aminasH2S Mtodo de azul de molibdeno Absorcin como sulfuro de plata en perlas de vidrio tratadas con sulfato de plata y

sulfato cido de potasio (tubo de absorcin); liberado como sulfuro de hidrgeno yconversin a azul de molibdeno; determinacin fotomtrica

LD = 0,4 g/ m3

H2S Mtodo de azul de metileno Absorcin en suspensin de hidrxido de cadmio para formar CdS; conversi n a azulde metileno; determinacin fotomtrica

LD = 0,3 g/ m3

LD = lmite de deteccin; s = desviacin estndar; s. rel. = d. estndar relativa

Tabla 5 5.3 Procedimientos manuales para la medicin de gases inorgnicos.


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M edicin de las partculas en suspensin y los compuestosmetlicos en la SPM

Lo mismo que en el caso de las mediciones de contaminantesgaseosos, para la SPM puede diferenciarse entre procedimientos

de medicin continuos y discontinuos. Por regla general, la SPMse separa primero con fi ltrosde fibra de vidrio o de membrana.A continuacin se realiza una determinacin gravimtrica oradiomtrica. Dependiendo del muestreo, puede distinguirseentre procedimientospara determinar la SPM total sin fracciona-miento por tamaosde partculasy procedimientoscon fraccio-namiento para medir el polvo fino.

Las ventajas y desventajas del procedimiento con fracciona-miento estn siendo objeto de un debate internacional. EnAlemania, por ejemplo, todoslosvaloresumbral y lasnormasdeanlisis se basan en el contenido total de partculas en suspen-sin. Esto significa que, en la mayora de los casos, slo serealizan medidas de la SPM total. En estados Unidos, por elcontrario, se suele util izar el procedimiento denominado PM-10(partculas en suspensin 10 m) . En este procedimiento slo

se tienen en cuenta laspartculascon un dimetro aerodinmicode hasta 10 m (fraccin del 50 % de inclusin), ya queson las

nicas que pueden inhalarse y penetrar en los pulmones. LaUnin Europea tiene previsto adoptar este procedimientoPM-10 como procedimiento de referencia. El coste de lasdeter-minaciones fraccionadas de SPM es bastante superior al de la

determinacin del polvo total en suspensin, ya que hay queacoplar a losequiposde medicin dispositivosde muestreo espe-ciales y costosos que requieren un mantenimiento igualmente

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Mater ial Mtodo de determinacin Comentar ios

SO2 Reaccin de conductometra delSO2 con H2O2 en H2SO4 diluido;determinacin del aumento dela conductividad

Eliminacin de interferen-cias con filtro selectivo(KHSO4 / AgNO3)

SO2 Fluorescencia UV; excitacinde molculas de SO2 conradiacin UV (190 230 nm);determinacin de la radiacinpor fluorescencia

Deben eliminarse las interfe-rencias, p. ej., de hidrocar-buros, con sistemas de filtroadecuados

NO/ NO2 Quimioluminiscencia; reaccinde NO con O3 para formar NO2 ;deteccin de la radiacin de

quimioluminiscencia mediantefotomultiplicador

NO2 slo medible de formaindirecta; utilizacin deconversores para reducir el

NO2 a NO; determinacin deNO y NOx (=NO+NO2) encanales separados

CO Absorcin IR no dispersiva;determinacin de la absorcinIR con detector especfico frentea celda de referencia

Referencia: (a) celda conN2 ; (b) aire ambientedespus de eliminar el CO;(c) eliminacin ptica de laabsorcin de CO (correla-cin de filt ro de gas)

O3 Absorcin UV; lmpara de Hgde baja presin como fuente deradiacin (253,7 nm); registrode la absorcin UV de acuerdo conla ley de Lambert-Beer; detector:fotodiodo al vaco, vlvulafotosensible

Referencia: aire ambientedespus de eliminar elozono (p. ej., Cu/ MnO2)

O3 Quimioluminiscencia; reaccinde O3 con eteno para formarformaldehdo; deteccin de laradiacin de quimioluminiscenciacon fotomult iplicador

Selectividad satisfactoria; eletileno es necesario comogas reactivo

Tabla 55 .4 Procedimientos automticos para la medicinde gases inorgnicos.

Procedimiento Mtodo de determinacin Comentarios

Dispositivode filtroreducido

Muestreo no fraccionado;flujo de aire 2,7 2,8 m3/ h;dimetro del filtro 50 mm;anlisis gravimtrico

Manejo sencillo; relojde control; dispositivooperable con presepa-rador PM-10

Dispositivo LIB Muestreo no fraccionado;flujo de aire 15-16 m3/ h;dimetro del filtro 120 mm;anlisis gravimtrico

Separacin de canti-dades grandes depolvo; indicado para elanlisis de compo-nentes del polvo; relojde control

Muestreadorde granvolumen

Inclusin de partculas de hasta30 m de dimetro aprox.;flujo de aire aproximado100 m3/ h; dimetro del filtro257 mm; anlisis gravimtrico

Separacin decantidades grandes depolvo, indicado para elanlisis de compo-nentes del polvo; nivelde ruido relativamentealto

FH 62 I Disposi ti vo radiomtrico para

determinacin continua del polvo;muestreo no fraccionado; flujode aire 1 -

Enciclopedia Control de La Contaminación Ambiental

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