miércoles, 26 de mayo de 2021

Medición de Amoniaco (NH3) y sulfuro de hidrogeno (H2S) como contaminantes atmosféricos y olfatometría dinámica (basada en la norma EN 13725: 2003)

El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un gas incoloro con un fuerte olor a huevos podridos producido bajo condiciones anaeróbicas por descomposición de materia orgánica de tanto de origen natural (petróleo, volcánico) como antropogénico (refino de petróleo, producción de pulpa de madera, industria curtiente).

Las plantas de tratamiento de aguas residuales anaeróbicas (WWTPs) y los procesos de degradación en los vertederos son fuentes importantes de H2S. De las diez mayores WWTPs existentes en el mundo, ocho están operativas como instalaciones de tratamiento anaeróbico. En condiciones anaeróbicas, la reducción biológica de sulfato a sulfuro ocurre esencialmente en la parte sumergida de alcantarillas.


3D animation of Hydrogen Sulphide (H2S) gas specification , it's hazards and prevention

La emisión de sulfuro de hidrógeno es un proceso fisicoquímico que involucra las fases de agua y aire de las redes de alcantarillado y depende del pH, la temperatura y las condiciones hidráulicas de la fase de agua. Solo el H2S puede transferirse a la interfaz aire-agua, lo que aumenta la emisión de H2S de las aguas residuales a la atmósfera del alcantarillado.

Sulfuro de hidrógeno (propiedades)

  • Fórmula molecularH2S
  • Masa media34.081 Da
  • Masa monoisotópica33.987720 Da
  • Punto de inflamabilidad experimental    188°C
  • Presión de vapor experimental    17,6 atm
  • Estabilidad        Estable, Altamente inflamable 
  • Órganos objetivo     Ojos, sistema respiratorio, sistema nervioso central

  • Estructura química de sulfuro de hidrógeno

EFECTOS EN LA SALUD HUMANA

Las exposiciones prolongadas a concentraciones bajas de H2S pueden tener graves consecuencias para la salud de los sistemas respiratorio, cardiovascular y nervioso.
A 15 mg / m3, el H2S provoca irritación ocular, mientras que a concentraciones ligeramente más altas induce daño al tracto respiratorio superior y causa pérdida del olfato, mientras que el coma ocurre después de una sola respiración cuando los valores de H2S son 1400 mg / m3.


Toxicologia- Sulfuro de hidrógeno




AMONIACO (NH3)

El amoníaco es un compuesto de nitrógeno e hidrógeno con la fórmula NH3, es un gas incoloro con una característica distintiva de olor acre. Es un desecho nitrogenado común, particularmente entre los organismos acuáticos, y contribuye significativamente a las necesidades nutricionales de los organismos terrestres al servir como precursor de alimentos y fertilizantes. El amoníaco, ya sea directa o indirectamente, también es un componente básico para la síntesis de muchos productos farmacéuticos y se utiliza en muchos productos de limpieza comerciales. Se recolecta principalmente mediante el desplazamiento hacia abajo tanto del aire como del agua.

El amoníaco atmosférico (NH3) no es solo el precursor gaseoso para el amonio en PM2.5 (material particulado ≤ 2.5 µm en diámetro aerodinámico) pero también es un componente importante del ciclo del nitrógeno en la Tierra. El NH3 atmosférico puede reaccionar rápidamente con gases ácidos (SO2 y NO2) en sales de amonio ((NH4) 2SO4 y NH4NO3), lo que tiene impactos adversos en la calidad del aire regional y global, la salud humana y el cambio climático. Además, aunque el NH3 es uno de los principales elementos nutritivos del ecosistema, el exceso de deposición de NH3 atmosférico puede conducir a la reducción de la tasa fotosintética y la biodiversidad, la eutrofización de los lagos o aguas marinas y la acidificación del suelo.



Estructura química del amoniaco 

  • ESTUDIOS RECIENTES DE MONITOREO DE CALIDAD DE AIRE CON MUESTREADOR PASIVO RADIELLO

Godoi et al. (1) Estudiaron la concentración interior y exterior de H2S en el vecindario de dos plantas de tratamiento de aguas residuales ubicadas en Curitiba (Brasil), y sus impactos en la salud humana. Entre agosto de 2013 y marzo de 2014 se realizaron ocho campañas de muestreo con muestreadores pasivos de difusión radial (Radiello®, Fondazione Salvatore Maugeri, Padova, Italy) y los análisis se realizaron por espectrofotometría. Las concentraciones medias encontradas de H2S oscilan entre 0,14 y 32 μg /m3.   En 11 puntos WWTPs encontraron concentraciones promedio de H2S por encima de la recomendación de la Organización Mundial de la Salud (OMS), 10 μg/m3, y 15 puntos por encima de valores establecidos por la EPA de EE. UU. de 2 μg/m3. Las evaluaciones de riesgo de por vida de la exposición al sulfuro de hidrógeno mostraron un riesgo de salud no cancerígeno nocivo significativo para los residentes y trabajadores locales, especialmente aquellos cercanos a depuradoras anaeróbicas.

Recientemente Dumanoglu et al. (2) realizaron un estudio para medir las concentraciones de H2S cerca de plantas de energía geotérmica (GPP) en Aydin y Manisa (Turquía) en diferentes intervalos de tiempo para abordar los peligros potenciales para la salud y los problemas de olores para las poblaciones humanas. Las mediciones de concentraciones de H2S se realizaron con muestreadores pasivos Radiello® y Thermo 450i®. Los tiempos de exposición del Radiello® se seleccionaron en base a los estándares de calidad del aire ambiente sugeridos por las legislaciones de la OMS, Turquía e Islandia. La concentración promedio de 30 minutos se mantuvo por debajo del límite de detección del Radiello®. La concentración promedio de 14 días medida por Thermo®450i fue de 52,5 μg/m3 mientras que la misma concentración medida por Radiello® fue de 51,40 ± 0,30 μg/m3. Estas concentraciones son inferiores al límite informado por la OMS (100 μg/m3). Tanto el muestreo pasivo como los valores de medición continua fueron consistentes para H2S y comúnmente se expresaron como concentraciones promediadas en intervalos de tiempo específicos. 

En la legislación peruana de los estándares de calidad Ambiental (ECA) de aire dada a través del DS N°-003-2017-MINAM establece que las concentraciones de H2S no debe superar a 150 μg/m3 en promedio por 24 horas y el análisis se debe realizar por fluorescencia ultravioleta (método automático).

 



OLFATOMETRIA DINAMICA PARA MEDIR OLORES 

En el Perú aun no hay una norma legal que establezca escalas de medición de olores, sin embargo, si existe la norma europea EN 13725:2003 que establece escalas para cuantificar los olores


¿Es cuantificable el olor?

Si, el olor es cuantificable,  existen normas técnicas europeas  como La norma EN 13725: 2003 solo se refiere a la olfatometría dinámica destinada a la medición de la concentración de olores en las emisioneque describen como se analiza la concentración de olor. También existen equipos y metodología que permiten realizar estos análisis.

                                               Medición de olores 

References
1.
Godoi AFL, Grasel AM, Polezer G, Brown A, Potgieter-Vermaak S, Scremim DC, et al. Human exposure to hydrogen sulphide concentrations near wastewater treatment plants. Sci Total Environ. 2018;610–611:583–90.
2.
Dumanoglu Y. Monitoring of hydrogen sulfide concentration in the atmosphere near two geothermal power plants of Turkey. Atmos Pollut Res. 2020;11(12):2317–26.

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