NUMERO

27FEBRERO. 1996

CUADERNOS

DEINVESTIGACION

VUESTREO Y CARACTERIZACIORESID.iOS PELIGROSOS

\ DE

Moría Eugenio Navarrete Rodriguez

JoseFina Becerril Albarrán

Dr. Mario Ordaz

Coordinador de Investigación

M. en I. Roberto Quaas

Coordinador de Instrumentación

Lic. Ricardo Cícero Betancourt

Coordinador de Difusión

SECRETARIA DE GOBERNACION

Lic. Emilio Chuayffet Chemor

Secretario de Gobernación

Lic. Juan Ramiro Robledo Ruiz

Subsecretario de Protección Civil y de Prevencióny Readaptación Social

CENTRO NACIONAL DE PREVENCION DE DESASTRES

Dr. Roberto Meli

Director General

Ing. Shigeharu Morishita

Director del Equipo Asesor Japonés

la. edición, Febrero 1996

c SECRETARIA DE GOBERNACIONc CENTRO NACIONAL DE PREVENCION DE DESASTRESAV. DELFIN MADRIGAL No. 665, COL. PEDREGAL SANTODOMINGO, DELEGACION COYOACAN, C.P. 04360, MEXICO, D.F.TELEFONOS: 606 98 37, 606 97 39, 606 99 82, FAX: 606 16 08

c+ Autores: María Eugenia Navarrete Rodríguez y JosefinaBecerril Albarrán.

Edición a cargo de: M. I. María Esther Arcos Serrano.

Impresión a cargo de: Lic. Ricardo Cícero Betancourt y VioletaRamos Radilla

Derechos reservados conforme a la ley

IMPRESO EN MEXICO. PRINTED IN MEXICO

Distribución Nacional e Internacional: Centro Nacional dePrevención de Desastres

EL CONTENIDO DE ESTE DOCUMENTO ESEXCLUSIVA RESPONSABILIDAD DE LOS AUTORES

SISTEMA NACIONAL. DE PROTECCION CIVIL

SISTEMA NACIONAL DE PROTECCION CIVIL

CENTRO NACIONAL DE PREVENCION DE DESASTRES

3 76

MUESTREO Y CARACTERIZACION DERESIDUOS PELIGROSOS

María Eugenia Navarrete Rodríguez

Josefina Becerri Albarrán

COORDINACION DE INVESTIGACIONAREA DE RIESGOS QUIMICOS

/1,-)31. , S. . 1113

CUADERNOS DE INVESTIGACION

PRESENTACION

La Coordinación de Investigación del Centro Nacional de Prevención de Desastres realiza

estudios sobre las características de los fenómenos naturales y de las actividades humanas que son

fuentes potenciales de desastres, así como sobre las técnicas y medidas que conducen a la reducción

de las consecuencias de dichos fenómenos.

Las actividades enfocan la problemática de los Riesgos Geológicos (Sismos y Volcanes), de

los Riesgos Hidrometeorológicos (Inundaciones, Huracanes, Sequías, Erosión) y de los Riesgos

Químicos (Incendios, Explosiones, Contaminación por Desechos Industriales).

Los resultados de los estudios se publican en Informes Técnicos que se distribuyen a las

instituciones y los especialistas relacionados con cada tema específico.

En adición a dichos informes técnicos de carácter muy especializado, el CENAPRED ha

emprendido la publicación de esta serie, llamada CUADERNOS DE INVESTIGACION, con el fin

de dar a conocer a un público más amplio aquellos estudios que se consideran de interés más general

o que contienen información que conviene quede publicada en una edición más formal que la de los

Informes Técnicos.

Los Catálogos de Informes Técnicos y de Cuadernos de Investigación, así como laspublicaciones específicas pueden obtenerse solicitándolos por escrito a la Coordinación de

Investigación del CENAPRED, o pueden consultarse directamente en su Unidad de Información.

CONTENIDO

RESUMEN 7ABSTRACT 9PREFACIO 11

CAPITULO I MUESTREO 131.1 Introducción 131.2 Métodos de referencia de la USEPA 131.3 Técnicas de muestreo 141.4 Material Utilizado 15

1.4.1 Muestreador de residuos líquidos compuestos (Coliwasa) 161.4.2 Muestreador de cucharón o de estanque de agua 171.4.3 Botella de gravedad 171.4.4 El fiador 171.4.5 Bombas de succión 171.4.6 Bombas de desplazamiento positivo 171.4.7 Muestreador de grano (ladrón) 191.4.8 Muestreador de centro del residuo (examinador) 191.4.9 La barrena 191.4.10 Las cucharas y las palas 211.4.11 Recipientes de vidrio 211.4.12 Bolsas de plástico 21

13 Muestreo de residuos provenientes de los productos de combustión 221.6 Contenedores y métodos de preparación de la muestra 221.7 Control y garantía de calidad 251.8 Seguridad 251.9 Métodos analíticos 25

1.9.1 Antecedentes 261.9.2 Clasificación de los procedimientos de análisis 27

1.9.1.1 Análisis inmediato 281.9.1.2 Análisis de reconocimiento 291.9.1.3 Análisis directos 29

CAPITULO II PRUEBAS PARA DETERMINAR LA TOXICIDAD DE UN RESIDUO 312.1 Procedimiento de extracción (Extraction Procedure, EP) 322.2 Procedimiento para la caracterización de un lixiviado por su toxicidad,

(toxicity characteristic leaching procedure, TCLP) 342.2.1 Modelo de transporte y destino de agua subterránea 362.2.2 Adición de 25 constituyentes orgánicos 372.2.3 Desarrollo de los límites reglamentarios 38

2.2.3.1 Niveles de referencia de toxicidad crónica 392.2.3.2 Factores de Dilución/Atenuación (DAFs) 39

2.3 Comparación entre las pruebas EP y TCLP 432.4 Excepciones y demoras 43

2.5 Relación con otras reglamentaciones 452.5.1 Restricciones para la disposición de la tierra 452.5.2 Excepciones 452.5.3 Otros Materiales Residuales 462.5.4 Aguas Residuales 46

CAPITULO III TECNICAS INNOVADORAS PARA LA DETERMINACION 473.1 Determinaciones de campo de compuestos orgánicos por medio de la cromatografía

de gas (Dennis Wesolowski and Al Alwan) 473.2 Técnicas analíticas robotizadas (John G. Cleland) 4933 La aplicación de la espectroscopia infrarroja a los residuos peligrosos (Douglas S.

Kendall) 513.4 La aplicación de la espectrometría fluorescente de

rayos X para el análisis de residuos peligrosos (Douglas S. Kendall) 533.5 Método de campo de fluorescencia de rayos x para la recolección de contaminantes

inorgánicos en lugares de disposición de residuos peligrosos (G. A. Raab, R.W. Enwall, W. H. Cole, M. L. Faber, and L. A. Eccles) 55

BIBLIOGRAFIA 59

RESUMEN

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica (USEPA) es unorganismo que se encarga de gobernar todos los aspectos relacionados a la manipulación de los residuosconsiderados como peligrosos. Su labor es reconocida a nivel internacional, por lo que en México se estádesarrollando la normatividad con base en los lineamientos establecidos por la USEPA.

Los residuos peligrosos se pueden presentar en fase sólida, líquida o gaseosa, o bien en múltiplesfases, y exhiben además diversas características, lo que impide establecer una metodología estándar demanipulación de dichos residuos. Un residuo se clasifica como peligroso de acuerdo a las siguientescaracterísticas: corrosividad, reactividad, explosividad, toxicidad, inflamabilidad, o si se encuentra incluidoen alguna de las listas que elaboró la USEPA, para identificar más fácilmente a ese tipo de residuos.

Si es posible, se debe realizar el muestreo y análisis del residuo. Cabe aclarar que es convenienterealizar una planeación cuidadosa de estas etapas, tomado en cuenta la parte estadística. Aún se estándesarrollando nuevas técnicas de muestreo y análisis de residuos peligrosos. El personal encargado deefectuar esta actividad debe tener un basto conocimiento de este campo, debido a que los resultados quese obtengan, serán la base para la toma de decisiones en relación al tipo de manipulación, tratamiento ydisposición final que recibirá el residuo. Los laboratorios autorizados debe llevar a cabo los análisisnecesarios, utilizando métodos validados que respondan a todo requerimiento legal.

La finalidad que se persigue con este trabajo es proporcionar un panorama general sobre lasdiferentes formas de identificación de sustancias peligrosas en situaciones de emergencia, o bien, en sitiosabandonados de disposición final de estos residuos.

7

ABSTRACT

The U.S Environmental Protection Agency (USEPA) is an organism that governs all the aspectsinvolved in the manipulations of Hazardous Waste. It have an international recognize, therefore Mexico'sregulation is being developed according to the status that USEPA stablished.

The hazardous waste can present a solid, liquid or gaseous face, or maybe two or more faces at thesame time. There isn't a standard methodology for the manage of this waste because they show differentcharacteristics. A waste is considered as hazardous, if it present the following characteristics: corrosively,reactivity, explosive, toxicity, flammability, or when it is included in the USEPA's list, which identified theprinciples hazardous waste.

The sample and analysis steps of the waste must be planed carefully, considering statistical aspect.It's worth to say that actually there is being developed new hazardous waste sample and analysistechniques, and this activities must be done by expert personal, who has a full knowledge of this field,because the results are going to be use as a reference for take important decision about the better manage,treatment and final disposal of the waste. For legal requirements the analysis must be done by laboratorieswhich use validated methods.

The goal of this publication is to give a general point of view about the different methods ofidentification of hazardous waste in case of emergency situations or in abandoned sites of hazardous wastefinal disposal.

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PREF A CIO

Durante las últimas décadas, ha surgido una gran preocupación por lograr un manejo adecuado delos residuos industriales, especialmente los peligrosos. La disposición inadecuada de éstos, desde el iniciode la industrialización, dio como resultado la contaminación del ambiente y de los mantos acuíferos,afectando así la salud humana. Los graves problemas que han surgido como consecuencia de ello, indicanque es necesario tomar acciones preventivas, a través del manejo y control adecuado de los residuos.

Por otro lado, la experiencia ha demostrado que es muy complejo lograr un manejo apropiado delos residuos peligrosos, inclusive en los países industrializados, donde ya existe una infraestructura legalde protección del ambiente que facilita las acciones. En el caso de los países en vías de desarrollo comoMéxico, este proyecto apenas se está realizando. Sin embargo, se puede afirmar que ya está presente enla conciencia de muchos países, que el ambiente no sólo está amenazado por la contaminación llamadatradicional (biológica) sino también por la de origen químico.

Han surgido esfuerzos a nivel internacional especialmente en los países industrializados, para lograrun manejo homogéneo de los residuos peligrosos. Uno de los organismos que son reconocidos a nivelinternacional y que se creó para este fin, es la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidosde Norteamérica (USEPA). Este organismo es el encargado de expedir las leyes que gobiernan el manejode los residuos peligrosos desde la generación hasta la disposición final de los mismos. También dirigeprogramas, realiza foros e investigaciones sobre las tecnologías de innovación que representen unaprobable solución para la restauración de antiguos sitios de disposición contaminados con una granvariedad de residuos peligrosos. Por esta razón, en México las leyes y las tecnologías de tratamiento paraeste tipo de residuos se fundamenta en los lineamientos establecidos por la USEPA.

La legislación internacional es especialmente importante cuando se trata del transportetransfronterizo de residuos peligrosos, sea éste de forma directa, es decir, el transporte del propio residuocon el objetivo de reciclarlo, tratarlo o disponerlo fuera del país generador o de forma indirecta como esa través de la contaminación de cursos de aguas y/o otros recursos ambientales. En este trabajo apareceun esquema general de la legislación de residuos peligrosos en México y en Estados Unidos deNorteamérica, y además se exponen brevemente los principales requerimientos de la reglamentación parael transporte de este tipo de residuos, como es el hecho de que los contenedores exhiban rótulos,membretes o etiquetas, que identifiquen completamente el tipo de material que contienen; que el vehículopresente placas de identificación del residuo; que se elabore la documentación pertinente que proporcioneel conocimiento del embarque, etc.

También se hace mención de las organizaciones que proporcionan auxilio en casos de emergencia,relacionadas al transporte de materiales y residuos peligrosos, entre las que se encuentran: el RegistroInternacional de Productos Químicos Potencialmente Tóxicos (RIPQPT), el Centro Canadiense paraEmergencias en el Transporte (CANUTEC) y el Sistema de Emergencias en el Transporte para laIndustria Química (SETIQ).

Por otra parte, resulta evidente que conforme avanza y se moderniza la industria química en México,ésta produce cada vez un mayor número de contaminantes y resulta imprescindible -además de serresponsabilidad de los profesionistas de la química- el poder identificarlos en el ecosistema con la precisióny exactitud requeridos para manejarlos y disponerlos adecuadamente. Lo cual implica el contar con unainstrumentación analítica cada vez más precisa y que permita la determinación de compuestos aconcentraciones cada vez más bajas.

11

En este trabajo también se muestra un panorama general sobre el muestreo y análisis de losresiduos peligrosos. Además se presenta la prueba para determinar la toxicidad en un residuo (Pruebapara la Caracterización de un Lixiviado por su Toxicidad, TCLP).

Posteriormente, se discuten someramente las metodologías disponibles para el tratamiento deresiduos peligrosos, haciéndo énfasis en las tecnologías de Estabilización y Solidificación (E/S), las cualesse explican con más detalle. Se incluyen algunas definiciones importantes, una clasificación de las técnicasde E/S y la descripción de cada una de ellas.

La estabilización de un residuo involucra la adición de materiales que limitan la solubilidad o lamovilidad de los constituyentes del residuo, aún cuando las características físicas de manejo del residuono mejoren. Mientras que el proceso de solidificación asegura mecánicamente a los contaminantes dentrode una matriz sólida (forma un bloque monolítico de residuo, que presenta alta integridad estructural).

En un principio, el desarrollo y la aplicación de las tecnologías de estabilización y solidificación seenfocaron, en la disposición de residuos radioactivos, posteriormente se adaptaron estas técnicas altratamiento de residuos peligrosos. En el presente trabajo, se incluye una cronología desde las primerasaplicaciones algunas de las que se están estudiando actualmente.

Al final, se introduce una evaluacióm técnica de la tecnologías de E/S; se indican los factores queafectan la selección y el funcionamiento de dichas tecnologías, así como las ventajas y desventajas de cadauna de ellas.

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1.1 Introducción

CAPITULO I

MUESTREO

Para prevenir los posibles efectos que pudieran ocasionar la gran variedad de sustancias químicasprovenientes de los residuos industriales, se comenzaron a realizar estudios de investigación, con elpropósito de caracterizar el elevado número de contaminantes provenientes de diversas fuentes. Por estarazón se necesitaron desarrollar métodos de muestreo y análisis de mayor alcance, con la capacidad deproducir información a un costo razonable. Uno de los primeros programas de reglamentación para tratarcon el incrementado número de contaminantes fue el Programa de Control del Efluente de la Agencia deProtección Ambiental (the USEPA's Effluent Guideline Program) [Freeman, 1989].

Los programas más extensos para el desarrollo y validación de métodos de muestreo y análisis aúnse están elaborando. Sin embargo, la experiencia señala que el resultado que se pueda obtener de estosmétodos, depende de la cuidadosa planeación y ejecución que se haga de ellos, así como del conocimientoque sobre este campo tenga el personal encargado de realizar esta actividad.

La planeación de las estrategias y tácticas de muestreo, así mismo como su realización, es muchomás compleja que el equipo con el cual se toman y analizan por lo general las muestras. Además, se debehacer la aclaración de que para la selección del número de réplicas necesarias así como la precisión yexactitud de los resultados esperados, se utilizan métodos estadísticos complejos, los cuales no se discutiránen ésta ocasión.

La estrategia de muestreo debe ser consistente con los objetivos del proyecto total y debe incluirla selección y caracterización de las fuentes de residuos. Una vez que se ha desarrollado, es posiblecomenzar a planear tácticas más detalladas. Estas últimas incluyen las decisiones relacionadas al númerode réplicas de muestras que se van a colectar; cuando combinar las muestras o cuando analizarlas porseparado; la selección de los métodos de muestreo o del equipo adicional necesario; la especificación delempaque y embarque de la muestra, etc. Realmente a cada uno de estos aspectos se le debe dar unaatención especial ya que pueden llegar a ser puntos críticos, cuya influencia se refleja en los resultadosfinales del proyecto.

Dada la gran diversidad de fuentes de residuos peligrosos, es necesario tomar una decisión acercadel grado adecuado de resolución del muestreo para cada caso que se presente. Se debe decidir si senecesita un valor promedio o específico para cada componente de interés en estos residuos. Probablementese solicite conocer si es homogénea la distribución de los materiales peligrosos dentro de las unidades decontención.

1.2 Métodos de referencia de la USEPA

Durante la etapa de planeación del muestreo y análisis de residuos, se debe considerar la presenciade documentos guía de apoyo, que manifiesten por escrito, paso a paso cada uno dedos procedimientosa seguir, de acuerdo a la estrategia seleccionada, con objeto de obtener una adecuada "muestrarepresentativa" del residuo, ya que de ello depende la confiabilidad de los resultados que se van a obtener.

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Ningún procedimiento se especifica como obligatorio, y de esta forma es responsabilidad del generadorutilizar los métodos de muestreo que considere adecuados para el tipo de residuos que maneja.

La Agencia de Protección Ambiental (USEPA), en el Apéndice I, parte 261, proporciona una guíarespecto de algunos métodos aceptables para obtener una "muestra representativa". Se debe aclarar quela USEPA cuenta con sus propios métodos de muestreo y análisis, los cuales se deben emplear durantelos proyectos en que participe dicha agencia. En la referencia "Test Methods for Evaluating Solid Waste- Physical/Chemical Methods, manual de laboratorio. Volumen IA. 3rd. ed., USEPA, SW846, Noviembrede 1986.", se resumen las políticas que aplica la USEPA, asociadas con el muestreo y análisis ambiental.Es importante establecer que el SW846 se incorporó dentro del Título 40 del CFR, partes 260-265. Endonde se encuentran los métodos de análisis para determinar a los residuos que se van a reglamentar porel RCRA [Griffm, 1988].

13 Técnicas de muestreo

La poca información en este campo señala que los residuos peligrosos pueden ser mezclas multifasescomplejas con una variedad de propiedades físicas y químicas. Además, el residuo puede estar contenidoen una diversidad de recipientes, estanques o extenderse a lo largo de determinadas áreas de suelo.Debido a todas estas posibilidades, es imposible presentar un procedimiento normalizado a seguir cuandose van a muestrear residuos peligrosos. Cada proyecto requiere de una adecuada planeación y elaboraciónde estrategias de muestreo a fin de alcanzar los objetivos anhelados.

Algunas estrategias que se recomiendan, dependen del grado de información de que se disponga,respecto de la naturaleza de los residuos que se van a muestrear y se presentan a continuación:

1. Muestreo al azar simple. Se utiliza cuando los residuos son de naturaleza heterogénea y no setiene información disponible acerca de sus propiedades químicas. Esta estrategia se caracteriza poridentificar primero todos aquellos lugares de los cuales se puede colectar una muestra de residuo y acontinuación se selecciona al azar un número de muestras entre la población.

2. Muestreo al azar estratificado. Se emplea cuando se conoce que el residuo no es al azarheterogéneo en sus propiedades químicas. Consiste en la estratificación de la población con objeto deaislar a las fuentes de heterogeidad química no al azar. Los extractos así obtenidos se identifican connúmeros y posteriormente se les aplica el muestreo al azar simple a cada uno de ellos.

3. Muestreo al azar sistemático. Esta técnica se aplica cuando la población de la cual se van acolectar las muestras, es casi en su totalidad al azar heterogénea en sus propiedades químicas. La primeramuestra se escoge al azar entre la población y todas las demás se colectan a intervalos fijos del primero.Estos intervalos pueden ser de espacio o tiempo.

4. Muestreo autorizado. Se fundamenta en el completo conocimiento de la naturaleza del residuo.Las muestras son seleccionadas no al azar por un individuo, de acuerdo con la estrategia de muestreoestablecida y a la distribución conocida de impurezas químicas. Este procedimiento no se recomiendacuando el propósito es utilizar las muestras para la caracterización química del residuo o para algunasituación reglamentada.

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Existen otras técnicas que se utilizan después de aplicar alguna de las citadas anteriormente y seemplean con el fin de asegurar que la muestra que se obtiene sea representativa del residuo. De estaforma aparecen:

o Técnica de muestra compuesta. Consiste en obtener muestras al azar del residuo y combinarlasen una sola.

o Técnica de la submuestra. Se caracteriza por dividir a las muestras al azar o bien, separar unamuestra compuesta en un sin número de submuestras, con objeto de obtener réplicas de lasdeterminaciones durante el análisis de un residuo.

1.4 Material Utilizado

A través de la experiencia y el desarrollo de la tecnología, se han estado mejorando los métodos demuestreo, para proporcionar más información sobre el medio que se desea estudiar. En consecuencia, serequiere que el material que se utilice sea [Freeman, 1989]:

o Práctico y Representativoo Fácil de operaro Compatible con las consideraciones analíticaso Versátil y seguro

Debido a que las fuentes de residuos peligrosos pueden ser tan complejas, incluyendo mezclasmultifases de sólidos, lodos, sedimentos, líquidos y gases y porque manifiestan propiedades físicas yquímicas diversas, los dispositivos de muestreo se deben fabricar de preferencia de acero, o bien, lassuperficies de muestreo deben estar recubiertas con teflón. Se pueden también fabricar de vidrio o plástico.En general requieren de cierta resistencia a la tensión y durabilidad. En la Tabla 1.3.3 se presenta unresumen de los materiales de muestreo más comunmente utilizados y el tipo específico de residuo al quese aplican.

Con el fin de poder comprender más fácilmente el funcionamiento y la aplicación de cada uno delos materiales mostrados en la Tabla 1.4, se presenta a continuación una breve descripción de cada unosde ellos [Freeman, 1989]:

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Tabla 1.4 Material que se Utiliza para el Muestreo de Residuos Peligrosos

Tipo de Residuo Material para Muestreo

o Líquido o Coliwasa (muestreador de residuos líquidoscompuestos).

o El muestreador de cucharón o de estanquede agua.

o El muestreador de botella de gravedad.o El fiador.o Bombas de succión.o Bombas de desplazamiento positivo.

o Sólido o Muestreador de grano (ladrón).o Muestreador de centro del residuo(examinador).

o La barrena.o La cuchara.o La pala.

o Suspensiones y o Se utiliza el mismo material que en el caso delodos libres de

flujosresiduos líquidos.

o Lodos compactos o Se emplea el material recomendado parao no libres deflujos

residuos sólidos.

o Gases de rellenos o Tubos de absorción Ténax cuando lasSanitarios muestras se van a analizar por GC/MS*

para especies no polares.

o Airel o Recipientes de vidrio.o Bolsas de plástico.

Cromatografía de Gas/Espectrometría de Masa (GC/MS).I Magnagement of Hazardous Occupational Environments.Paul N.Cheremisinoff,1984.

Fuente: Simmons, Milagros S. Hazardous Waste Measurements. Ed.LewisPublishers,Inc. USA. 1991.

1.4.1 Muestreador de residuos líquidos compuestos (Coliwasa)

El Coliwasa (Figura L4.1) es un tubo de metal, plástico o vidrio equipado con una compuerta ensu extremo final, la cual puede abrirse y cerrarse cuando el tubo está sumergido en el material que se vaa muestrear. Es un dispositivo empleado para caracterizar líquidos libres de residuos sólidos contenidosen tambores, tanques de poca profundidad, hoyos y contenedores similares. Es especialmente útil paramuestrear residuos que consisten en varias fases líquidas inmiscibles.

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1.4.2 Muestreador de cucharón o de estanque de agua

El cucharón (Figura 1.4.2) consiste en un vaso de plástico o vidrio, sostenido por dos o tres piezasde aluminio unidas entre si en forma de pinzas y éstas a su vez, están sujetas a una vara de fibra de vidrioque sirve como manija. El cucharón muestrea líquidos y residuos libres de flujos. Deben ser defabricación especial ya que no se encuentran disponibles comercialmente.

1.4.3 Botella de gravedad

Este muestreador (Figura 1.43) está formado por una botella de plástico o vidrio, un hundidor(plomo para la cuerda de pescar), un tapón y un cordón delgado que es utilizado para descender, abriry elevar la botella. Se emplea para el muestreo de líquidos y residuos libres de flujos, sin embargo, puederesultar difícil utilizarlo en líquidos muy viscosos. El muestreador se debe construir de acuerdo a lasespecificaciones de los Métodos D270 y E300 de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales(American Society for Testing and Materials, ASTM).

1.4.4 El fiador

Se emplea para el muestreo de pozos de agua. Este dispositivo consiste en un contenedor atado aun cable que es sumergido dentro del pozo para tomar una muestra. Por esta razón, los fiadores puedenser de varios diseños y materiales, son baratos, fáciles de limpiar y en ocasiones su aplicación se verestrigida por ser de poco volumen. El más simple es la botella de gravedad, la cual se llena por la partesuperior a medida que se sumerge dentro del pozo. Algunos fiadores presentan una válvula de restricción,localizada en la base, la que permanece abierta mientras se sumerge el fiador y se cierra en el momentode levantarlo.

1.4.5 Bombas de succión

Como su nombre lo indica, las bombas de succión operan creando un vacío parcial en un tubo demuestreo. Este vacío provoca que la presión ejercida por la atmósfera sobre el agua del pozo, force a éstaa subir por el tubo hacia el exterior. Estas bombas se colocan en la superficie y sólo requieren que un tubode transmisión se sumerga dentro del pozo. Desafortunadamente, su uso es limitado por seguridad en lasucción a profundidades de 6m a 7m (20 a 25 ft) dependiendo de la bomba y porque puede ocasionar unadesorción de gases o de compuestos orgánicos volátiles disueltos. Sin embargo, los métodos de succiónproporcionan un método conveniente para la evacuación de pozos, ya que el agua remanente en el pozose va retirando razonablemente sin agitación.

1.4.6 Bombas de desplazamiento positivo

Una variedad de bombas de desplazamiento positivo están disponibles para usarse en la remociónde agua de pozos. Estos métodos utilizan algunos mecanismos de bombeo en los que se forza al agua delfondo del pozo a moverse hacia la superficie por algunos medios de desplazamiento positivo. De estaforma se minimiza la posibilidad de aereación o desorción de compuestos orgánicos volátiles durante elmuestreo.

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Manija "T" ^^1 7.5 cm

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Tapón cónico —S=Posición de muestreo Posición de cerrado

Vaso de precipitadode 150a600m1

Brazos de aluminiode 2.5 a 5.4 m

Fig 1.4.1 Muestreador de residuos líquidos compuestos (Coliwasa).

Abrazadera

Fig 1.4.2 Muestreador de cucharón o de estanque de agua.

18

Fig 1.4.3 Botella de gravedad.

1.4.7 Muestreador de grano (ladrón)

El ladrón (Figura 1.4.7) está formado por dos tubos acanalados concéntricos que generalmente sefabrican de acero o latón (bronce). El extremo final del tubo exterior tiene una guarnición cónicapuntiaguda, la cual permite al muestreador penetrar el material que va a ser examinado. El tubo interiorse gira para abrir y cerrar el muestreador. Este dispositivo se utiliza para muestrear gránulos secos oresiduos pulverizados cuyo diámetro de partícula es menor de un tercio del ancho del canal. Se puedeadquirir en tiendas que proveen a los laboratorios de análisis.

1.4.8 Muestreador de centro del residuo (examinador)

Este muestreador (Figura 1.4.8) consiste en un tubo longitudinalmente cortado a la mitad, con unaguarnición afilada que le permite cortar o separar el residuo. Se utiliza para caracterizar sólidos húmedoso viscosos cuya dimensión de partícula sea menor de una mitad del diámetro del examinador. Estosdispositivos tienen una longitud de 60 a 100 cm y un diámetro de 1.27 a 2.54 cm, se pueden fabricar endiseños más largos. Están disponibles comercialmente en tiendas que abastecen a los laboratorios deanálisis.

1.4.9 La barrena

La barrena está constituida por álabes en forma de espiral, atados a una flecha central de metalduro. Se emplea para muestrear suelos o residuos sólidos empacados o duros. Este dispositivo se puedeadquirir en tiendas que abastecen a los laboratorios de análisis y en aquéllas especializadas en proveerequipo de laboratorio adicional.

19

Fig 1.4.7 Muestreador de grano.

Fig 1.4.8 Muestreador de centro del residuo (examinador)

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1.4.10 Las cucharas y las palas

Se utilizan para caracterizar material granulado o pulverizado, que se encuentre dentro derecipientes, contenedores poco profundos y bandas transportadoras. Las cucharas están disponibles en lascasas que proveen a los laboratorios. Las palas de punta plana se localizan en tiendas que venden equipoadicional para laboratorios.

1.4.11 Recipientes de vidrio

Se pueden utilizar tubos colectores de gas de más de 2 litros o de menor volumen (Figura 1.4.11),con llaves herméticas de entrada-salida. Las muestras de aire se colectan simplemente al abrir la llave ocolocando un aspirador/bomba de vacío en una corriente de aire. Se pueden analizar dentro del mismotubo por medio de una solución reactivo o bien, se trasladan al laboratorio para ser analizadasposteriormente. Si las muestras se almacenan, corren el peligro de que se efectúen reacciones químicasdentro del gas o con las paredes del recipiente. Por ejemplo, el NO 2 y el SO., se pueden oxidar hastaácidos nítrico y sulfúrico respecticamente, y el H2S hasta compuestos de peso molecular mayor.

GAS

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Fig 1.4.11 Tubo recolector de gas.

1.4.12 Bolsas de plástico

Por otra parte las bolsas de plástico varían en tamaño de 1-100 litros y presentan correcciones paramangueras y bridas. Tienen la ventaja de ser ligeras e irrompibles. El procedimiento para colectar lamuestra de aire consiste simplemente en abrir la bolsa (Figura 1.4.12). Se deben construir con materialesque sean inertes a los contaminantes y se requiere que el contenido de agua y la temperatura de lamuestra se encuentren abajo del punto de rocío para evitar la condensación. Se pueden utilizar plásticosque sellen con calor como son DuPont Tediar 40S y Dow Saran tipo 18. El polietileno y el polipropilenono son adecuadamente resistentes al SO 2 y NO2. Una nota adicional es revisar las bolsas de plásticoperiódicamente para asegurar que las concentraciones son constantes.

21

Bolsa de plástico

Fig 1.4.12 Muestreo con una bolsa de plástico

1.5 Muestreo de residuos provenientes de los productos de combustión

Resulta conveniente exponer por separado todo lo relacionado a los residuos generados durante lacombustión, dada su creciente importancia como una técnica de disposición de residuos peligrosos yporque es más complicado el equipo utilizado para el muestreo de este tipo de residuos.

El flujo de gases es un sistema multifase y casi siempre se encuentra a una temperatura máselevada. Los contaminantes se pueden encontrar en cualquiera de las fases del sistema y para evitarposibles interferencias entre ellos mismos durante su muestreo, es necesario realizar una filtración,descender la temperatura o absorber trazas de solventes o substratos sólidos. Se deben medir losvolúmenes de gas muestreado, lo cual resulta más difícil e incómodo que la determinación de volúmenesy pesos en muestras líquidas o sólidas [Freeman, 19891.

Por lo tanto, el equipo utilizado para el muestreo de residuos provenientes de la combustión esmucho más complicado, y consiste en trenes de muestreo y análisis, formados por ciclones para igualarpartículas, filtros de fibra de cuarzo o vidrio para la colección de partículas, módulos sorbentes para lacolección de compuestos orgánicos semivolátiles entre otros componentes. Algunos de estos equipos son:El Sistema de Muestreo de Fuente Fija (the Source Assessment Sampling System, SAAS), El TrenModificado del Método Cinco (the Modified Method Five Train, MM5) y El Tren de Muestreo deCompuestos Orgánicos Volátiles (the Volatile Organic Sampling Train, VOST).

Si los residuos a manejar son sólidos o líquidos, entonces se puede aplicar el equipo que se citó enla sección 1.3.3, sin embargo, en algunas ocasiones el equipo tendrá que operar bajo condicionesespeciales, lo cual puede resultar difícil.

1.6 Contenedores y métodos de preparación de la muestra

La selección del contenedor es un evento de suma importancia, generalmente se recomiendancontenedores de vidrio protegidos contra la luz y calor excesivo. Se propone este material porque esrelativamente inerte y fácil de limpiar. Bajo ciertas circunstancias, es mejor utilizar contenedores deplástico.

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Además, independientemente del material, los contenedores deben tener sellos de seguridad paraprevenir la pérdida o la contaminación de la muestra. Se proporciona una guía para hacer una adecuadaselección del contenedor de muestra en "Test Methods For Evaluating Solid Waste, Physical/ ChemicalMethods, SW-846 Manual, 3d ed., Document No. 955-001-0000001, disponible en la Oficina deDocumentos, Oficina de Impresiones del Gobierno de Estados Unidos de Norteamérica, Washington, D.C.20402, Enero de 1987.

El embarque siempre se debe de hacer cumpliendo con los reglamentos del Departamento deTransportes del país involucrado. También, se deben de tomar en cuenta los retrazos antes de los análisisy mantenerlos dentro de los límites aceptables, así como la posibilidad de degradación de las muestras.

En cuanto se colectan apropiadamente las muestras ambientales, éstas se deben preparar para losanálisis subsecuentes. Los procedimientos de preservación, almacenamiento y preparación de la muestradependen del tipo de análisis que se ejecutará y de los parámetros que se van a determinar. Mientras lamayoría de los instrumentos producen datos finales cuya calidad se conoce al compararlos con losobtenidos con soluciones patrón, la experiencia ha demostrado que la integridad de estos datos dependeen gran medida del manejo que se le de a la muestra desde el momento de su recolección hasta suanálisis.

Después de que una muestra se ha obtenido, algunas veces el procedimiento analítico requiere unoo más tratamientos de limpieza previos a la medición última de los constituyentes. La preparación de lamuestra puede involucrar operaciones físicas tales como tamizado, mezclado, molido, secado y separaciónde fases y/o operaciones químicas tales como disolución, extracción, digestión, fraccionamiento, ajuste depH y la adición de preservativos, sustituyentes, patrones u otros materiales. La preparación de la muestradebe ser planeada cuidadosamente y documentada con suficientes detalles como para proporcionar unregistro completo de la historia de muestreo, porque los tratamientos fisico-químicos de preparación,representan posibles fuentes de contaminación, pérdidas mecánicas, sesgos y variaciones en los resultadosfinales.

Detalles sobre los contenedores de las muestras, su manejo, la preservación y los tiempos deconservación para residuos peligrosos están documentados en el Cap. IV del SW-846 [Test Methods ForEvaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods, SW-846 Manual, 3d ed., Document No.955-001-0000001, disponible en la Oficina de Documentos, Oficina de Impresiones del Gobierno deEstados Unidos de Norteamérica, Washington, D.C. 20402, Enero de 1987.

Una vez que se recolectó la muestra, los cambios biológicos y químicos en ésta ocurreninevitablemente. Es prácticamente imposible una preservación completa de la muestra. Sin embargo,existen técnicas de preservación que se pueden emplear para retardar dichos cambios, originados entreotras razones por el pH, la temperatura, la acción bacteriana y la concentración.

Entre estas técnicas de preservación de la muestra se encuentran la adición química, el control depH y la refrigeración. Se deben emplear procedimientos especiales para proteger a las muestras sensiblesa la luz.

La refrigeración es el método más comunmente empleado. El control de temperatura a 4°C, retardala acción bacteriana y suspende la volatilización de la mayoría de los gases disueltos [Kokoszka, 1989]. Enla Tabla 1.6 se presentan algunas consideraciones prácticas cuando se recolectan muestras ambientales(líquidos, sólidos o semisólidos).

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Tabla 1.6 CONSIDERACIONES PRACTICAS PARA EL MUESTREO

Contenedores

Vidrio Ventajas: se pueden preservar compuestos orgánicosDesventajas: son muy frágiles y pueden presentar una

lixiviación ácida de metales

Plástico Ventajas: se pueden preservar metalesDesventajas: lixiviación de compuestos orgánicos

Nunca o Enjuagar los contenedores con la muestrao Emplear PVC, estireno (porque adicionacompuestos orgánicos a la muestra)

Preservativos

Control de pH Ácidos:o Control de microorganismoso Prevenir la precipitación de metaleso Disminuir la volatilidad de compuestos orgánicosBases:o Preservación de cianuros (CN") y sulfuros (S-2)

Adición química Frecuentemente específica para un constituyentedeterminado:o Acido ascórbico (CN)o Acetato de Zn (Sulfuro)Otros indicados por otros métodos analíticos

Refrigeración o casi siempre se utilizao disminuye la volatilidad de compuestos orgánicoso retarda las reacciones químicas

Otras consideraciones

Tiempos de duración:Muestras por duplicado:Espacio superior:

es crítico para ciertos análisis.generalmente el mínimo.o posible partición de la fase gaseosao en su ausencia, puede haber un posiblerompimiento si se congela la muestra

Fuente: Roger D. Griffin. Principles of Hazardous Materials Management.Ed. Lewis Publishers, Inc., USA, 1988.

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1.7 Control y garantia de calidad

Las actividades de control y garantía de calidad, se refieren a qué tanto se puede confiar en que lamuestra se tomó y se analizó de tal manera que sea representativa y que exhiba la concentración delcontaminante de interés. Esto involucra tomar un blanco y muestras reforzadas, realizar análisis porduplicado, el establecimiento de diagramas de control y la determinación del porcentaje de recuperación.Estos se emplean para el análisis estadístico de los datos para actividades legales o decisión de mercado[Griffin, 1988].

1.8 Seguridad

La consideración más importante en cualquier actividad de muestreo es la seguridad del personalinvolucrado. La naturaleza peligrosa del residuo puede requerir que se use ropa especial, equipo tal comorespiradores con o sin línea de aire, etc. Se debe tener especial cuidado de asegurarse de no violar losprocedimientos de seguridad durante el muestreo de campo, por lo que probablemente la parte esencialdel programa de seguridad respecto al muestreo de residuos peligrosos sea un programa completo yefectivo de entrenamiento del personal. Esto debe incluir aparte del entrenamiento general en dichosprocedimientos, acciones preventivas ante los posibles riesgos que se puedan presentar. Además, serecomienda que se realice una discusión orientada específicamente a la seguridad antes de efectuar cadapaso de muestreo [Freeman, 1989].

1.9 Métodos analíticos

En Estados Unidos de Norteamérica, los métodos para medir y definir las emisiones tóxicas ypeligrosas en el ambiente, se desarrollaron como resultado de la legislación del Acta de Control deSustancias Tóxicas (the Toxic Substances Control Act, TSCA), el Acta de Conservación y Recuperaciónde los Recursos (the Resource Conse rvation and Recovery Act, RCRA) y a los esfuerzos de la Agenciade Protección Ambiental (the U.S. Environmental Protection Agency, USEPA) y la industria [Freeman,1989]. Actualmente se están modificando dichos procedimientos, a fin de que se puedan emplear enMéxico.

Para realizar una selección adecuada de los métodos analíticos se deben de tomar en cuentaaspectos importantes como lo son: los compuestos que se van a determinar, el tipo de residuo y su origen,la selectividad y sensitividad del instrumento y el límite de detección deseado. La consideración del costoaunque es secundario, así como el destinar el uso de los datos, pueden ser factores igualmente importantesen la selección del proceso.

Es indispensable hacer una buena planeación de esta etapa, para asegurar que los resultados quese obtengan sean válidos, ya que las determinaciones analíticas que se efectúan sirven de base para tomardecisiones, cuando se requieren evaluar las ventajas que ofrece la tecnología, la protección de la saludpública y el mejoramiento de la calidad del ambiente. Otra aplicación importante de las técnicas deanálisis, es el monitoreo de cada etapa de los diferentes procesos involucrados, desde la caracterizacióndel residuo hasta su disposición final para asegurar que todo procedimiento que se realice sea sano desdeel punto de vista ambiental.

25

El proceso analítico se debe describir detalladamente, incluyendo los requerimentos de garantía ycontrol de calidad, el plan de muestreo, los métodos analíticos, los cálculos, la documentación y losrequerimientos de informes. Siempre que se involucre la reglamentación, se debe utilizar un métodovalidado.

1.9.1 Antecedentes

Debido a que los métodos analíticos ambientales producirán un resultado en términos deconcentración, es importante definir este concepto: "la concentración es una relación que se expresa comoel número de moléculas o de masa de material presente por unidad de volumen o masa". Algunasexpresiones son: partes por millón (ppm), miligramos por litro (mg/L), microgramos por metro cúbico(µg/m3), etc.

Los intervalos en que se pueden expresar las concentraciones de los constituyentes en los residuos son muyamplios, por lo que se prefiere emplear una notación logarítmica, organizada en grupos de 3 órdenes demagnitud. Las abreviaciones de los 5 grupos que se emplean más comunmente en el trabajo ambiental son[Griffin, 1988]:

Prefijo Exponente

Mili 10-3

Micro 10-6

Nano 10-9

Pico 10-1'

Femto 10-15

Esta notación se emplea generalmente para expresar los límites de detección de los métodosanalíticos existentes. La concentración más baja que se puede reportar es una concentración menor queel límite de detección para un compuesto químico específico y un método de análisis empleado. Por lotanto, es indispensable establecer el límite de detección para un método y un compuesto particular durantelas etapas de planeación del muestreo y análisis de residuos peligrosos.

Por otra parte, entre las consideraciones que se involucran durante la selección de una tecnología,se encuentra la factibilidad técnica, el costo y las reglamentaciones estatales y federales. A su vez dentrode la factibilidad técnica se toma en cuenta la caracterización del residuo, lo cual consisten en determinarla calidad y cantidad (composición física y química) del mismo.

En la Tabla 1.9.1 se presenta un resumen de los diversos parámetros que se determinan duranteel análisis del residuo peligroso. Otra propiedad química que se determina con más frecuencia es elpotencial de oxidación-reducción, la cual representa la habilidad de varios elementos o iones para entraren reacción con otros elementos, iones o moléculas. Mientras que entre las propiedades físicas quegeneralmente se consideran en los análisis de muestras ambientales se encuentran (entre otras): la presiónde vapor, el coeficiente de partición, la solubilidad en agua y la densidad [Griffin, 1988].

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Tabla 1.9.1 PRINCIPALES PARAMETROS QUE SE DETERMINAN DURANTE ELANALISIS DE UN RESIDUO PELIGROSO

Parámetro Especificaciones

• Estado Físico

o Estado físico a 70°F (21°C)o Número de capaso Líquidos libres (porciento en volumen)opHo Gravedad específicao Temperatura de inflamacióno Viscosidad

• Composición del residuo

o Metales tóxicos de acuerdo a la prueba TCLP (arsénico,bario, cadmio, cromo, plomo, mercurio, selenio, plata)

o Plaguicidas tóxicos de acuerdo a la prueba TCLP (endrin,lindano, metoxicloro, toxafeno, 2.4-D, 2,4,5-TP)

o Composición de hidrocarburos (deben ajustar el 100%)o Organocloradoso Azufreo Cianuroo Contenido de PCB's

• Características peligrosas

o Reactividad (pirofosfórico o sensitivo a la fricción)o Explosividado Reactivo al aguao Radioactivoo Inflamableo Corrosivo

Fuente: Kokoszka, Leopold C, Flood, Jared W.,Environmental ManagementHandbook. Toxic Chemical Materials and Wastes. Marcel Dekker Inc.,

U.S:A., 1989.

1.9.2 Clasificación de los procedimientos de análisis

La elección del método analítico apropiado es uno de los factores más importantes que repercutenen la confiabilidad de los datos resultantes. Las determinaciones se deben realizar con procedimientosvalidados y bien documentados. Además, cada laboratorio debe evaluar la metodología de análisisutilizando muestras de referencia para demostrar la efectividad del procedimiento de determinación.

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La caracterización de un residuo involucra el uso de procedimientos de evaluación tanto de suscaracterísticas como de su composición. En general, se puede obtener más información sobre estosprocedimientos en: "Test Methods For Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods", manualSW-846, 3d ed., Documento No. 955-001-0000001, disponible en la Oficina de Documentos, Oficina deImpresiones del Gobierno de Estados Unidos de Norteamérica, Washington, D.C. 20402, Enero de 1987.También en la segunda edición de "Sampling and Analysis Methods for Hazardous Waste Combustion",J. C. Harris, D. J. Larsen, C. E. Rechsteiner, and K. E. Thrun, EPA-600/8-84-002, PB84-155845, Enerode 1984.

En el siguiente esquema se muestra el procedimiento a seguir para la caracterización de un residuo[Simmons, 1991]:

Corros.vidadReactividadExplosividadToxicidad (EP,actualmenteTCLP)Inflamabilidad

Análisis Análisis de Análisisinmediato Reconocimiento Directo

Este un procedimiento estándar para determinar cada una de las características que hacen a unresiduo peligroso. Para la prueba EP (método 1310), la que se reemplazó por la prueba TCLP, referirsea la sección No.4 de este trabajo. Los métodos para la determinación de la inflamabilidad (métodos 1010y 1020), la corrosividad (método 1110) y reactividad, se pueden consultar en la referencia citadaanteriormente.

En esta sección, se pretende dar un panorama general sobre los diferentes tipos de análisisefectuados para determinar la composición de un residuo, por lo que se considera necesario describirbrevemente en qué consiste cada uno de ellos [Simmons, 19911:

1.9.1.1 Análisis inmediato

Su objetivo es la determinación de la forma física del residuo y la realización de un balance de masa,que incluye la medición del contenido de humedad (volátil), sólidos y ceniza; la composición elemental(carbón, hidrógeno, nitrógeno, azufre, fósforo, fluor, cloro, bromo, yodo); el poder calorífico del residuoy la viscosidad.

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1.9.1.2 Análisis de reconocimiento

Involucra métodos analíticos para obtener descripciones cualitativas del residuo en términos de losprincipales elementos inorgánicos y compuestos orgánicos presentes. Dichos métodos analíticos incluyenel uso de las siguientes técnicas:

o Gravimetría

o Cromatografía: - de Gas (GC) y Líquida de Alta Resolución (HPLC)

o Espectroscopia: - de Masa (MS), de Infrarrojo (IR), de Emisión

o Los combinados: - GC/MS, HPLC/MS, HPLC/IR

1.9.1.3 Análisis directos

Este tipo de análisis proporciona el medio por el cual se identifican compuestos tóxicos y secuantifican sus concentraciones. Son los más útiles cuando se pretende determinar contaminantesespecíficos. Se emplean para:

o Compuestos orgánicos: - GC, GC/MS, HPLC

o Compuestos inorgánicos: - Espectrofotómetro de absorción atómica, ICAP

Los espectrofotómetros de absorción atómica pueden diferenciarse en términos de los métodos deintroducción de la muestra, atomizadores y lámparas. Los métodos GC se caracterizan por las diversastécnicas de introducción de la muestra y los detectores se pueden emplear.

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CAPITULO II

PRUEBAS PARA DETERMINAR LA TOXICIDAD DE UN RESIDUO

El hecho de que una sustancia sea tóxica no implica que necesariamente represente un peligro. Latoxicidad es la capacidad inherente de una sustancia para producir daño y es una función del nivel de dosiso de la duración de la exposición (esta última es el período de tiempo que un individuo está en contactocon una sustancia o situación). Mientras que un peligro es la posibilidad de que una sustancia produzcaalgún efecto adverso cuando se encuentra bajo condiciones específicas. El peligro es por lo tanto, unacombinación de la toxicidad inherente del material y del riesgo de exposición.

Una clasificación general de los diferentes tipos de exposiciones a materiales peligrosos y situacionesnocivas en el área de trabajo y en el ambiente, es la siguiente [Cheremisinoff, 1984]:

a) Exposiciones criticas. La dosis es un evento único y rápido. A pesar de que este tipo deexposición es generalmente corto, las consecuencias o efectos pueden ser irreversibles porque se vence elmecanismo de protección del cuerpo.

b) Exposiciones crónicas. Involucra la exposición o dosis liberada durante un período de tiempo.La frecuencia y el tiempo de interés para tales exposiciones es una función de la toxicidad, dosis y efectosparticulares del material. Estas exposiciones pueden ocurrir variando las frecuencias y se pueden volvercontinuas. Las exposiciones crónicas se caracterizan por una duración prolongada a bajo nivel, donde lacapacidad del cuerpo para desintoxicarse se excede después de un período de tiempo.

c) Exposiciones a largo plazo. Son exposiciones continuas, que se prolongan por más de un año.Esta categoría rara vez se presenta en el ambiente de trabajo, generalmente ocurre en ambientes externosa la planta o se emplea en técnicas de laboratorio para animales de experimentación.

Los residuos considerados peligrosos se deben caracterizar en forma adecuada para poderseleccionar las tecnologías de tratamiento y disposición final más apropiadas para ese residuo enparticular, disminuyendo al máximo la posibilidad de que se presente algún tipo de exposición.

El decidir que componentes hacen a un residuo peligroso es muchas veces difícil, pero como reglageneral, únicamente se realizan determinaciones a aquéllos que se consideran residuos sólidos de acuerdoa la regulación. Esto ha constituido un gran problema para la industria química debido a que muchosmateriales se pueden reciclar, sino de inmediato, en un futuro. Este fue uno de los principales tópicos enla implementación de las reformas al Acta de Conservación y Recuperación de los Recursos (the ResourceConservation and Recovery Act, RCRA) de 1984. La Agencia de Protección Ambiental de los EstadosUnidos de Norteamérica (USEPA) instituyó un criterio que satisface la definición de residuo establecidapor el Congreso y listó algunos residuos específicos que se consideran peligrosos o extremadamentepeligrosos. Además, el sistema de control de residuos peligrosos, incluye también a otros materialessiempre y cuando presenten una o más de las siguientes características: inflamabilidad, corrosividad,reactividad y toxicidad [Simmons, 19911.

La característica de toxicidad se determinó inicialmente utilizando la prueba del Procedimiento deExtracción (Extraction Procedure, EP) y posteriormente se reemplazó por el Procedimiento para laCaracterización de un Lixiviado por su Toxicidad (Toxicity Characteristic Leaching Procedure, TCLP). En

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éste capítulo se presenta una breve descripción de cada una de estas pruebas y una comparación entreellas. También se incluye la relación que mantiene la prueba TCLP con otras reglamentaciones, así comolos diferentes tipos de residuos que se someten a dicha prueba y los que quedan excluidos de ésta.Además, se proporciona información acerca de las actividades que en México, la Secretaría de DesarrolloUrbano y Ecología, SEDUE (actualmente Secretaría de Desarrollo Social, SEDESOL), está realizandoal respecto.

2.1 Procedimiento de extracción (extraction procedure, EP)

La prueba de toxicidad EP se desarrolló para simular el medio que se puede presentar, cuandoresiduos sólidos industriales se co-disponen con residuos sólidos en un relleno sanitario municipal,generándose ácidos carboxílicos tal como el ácido acético (por ser uno de los ácidos más dominantes queestán presentes en la lixiviación de residuos municipales), los cuales pueden extraer metales pesados delresiduo y producir un lixiviado tóxico. Esto representa el peor escenario de manejo de residuos peligrosos.Por ésta razón, la prueba de toxicidad EP utilizó una solución de ácido acético para simular este procesode lixiviación [The Hazardous Waste Consultant, 1990].

Se requirió de una muestra representativa de residuo para mezclarse con el medio lixiviante ydespués de un período de tiempo específico, se analizó el extracto líquido. El residuo se considerabapeligroso, si presentaba un nivel mayor o igual a la concentración máxima permitida, de alguno de los 14contaminantes que se muestran en la Tabla 2.1.

La concentración máxima permitida se estableció de tal forma que no se excedieran las NormasNacionales Primarias Provisionales para Agua Potable (National Interim Prima ry Drinking WaterStandards, NIPDWSs) en pozos de agua subterráneos, considerando que los constituyentes peligrosos sediluyen y/o son atenuados por un factor de 100 durante su transporte. La prueba se limitaba a 14compuestos únicamente por no disponer de las Normas de toxicidad para otros compuestos.

Es conveniente hacer la aclaración de que en la reglamentación no se especificó que los generadoresestuvieran obligados a emplear la prueba EP para determinar si sus residuos exhibían la característica detoxicidad. Sin embargo, cuando se selecciona esta opción, se deben conservar los registros en donde seinforme acerca de cómo se realizó dicha prueba. Como alternativa un residuo se puede considerar tóxico,únicamente con base en el conocimiento que se tenga de los materiales o procesos empleados para sugeneración.

Las principales limitaciones que presentó ésta prueba fueron [Simmons, 1991]:

(1) Las Normas de toxicidad sólo existían para 14 contaminantes que se presentaban en aguapotable, por lo que dichos constituyentes no representaban a la mayoría de las sustancias peligrosas quese podían encontrar en los residuos industriales.

(2) El ácido acético ayuda a predecir la lixiviación de metales contenidos en un residuo industrial,sin embargo no dice nada acerca de la posible lixiviación de compuestos orgánicos volátiles.

(3) Las bases de riesgos existentes para los contaminantes seleccionados no estabanfundamentados en modelos de transporte para agua subterránea ni en estudios de toxicidad.

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En la Tabla 2.1 se presentan los niveles reglamentarios para los constituyentes tóxicos determinadospor medio de la Prueba de Extracción.

Tabla 2.1 Niveles Reglamentarios de Concentración para los Contaminantes Determinadospor el Procedimiento de Extracción (Prueba EP)

Número de ResiduoPeligroso designado

por la USEPAContaminante

ConcentraciónMáxima (mg/L)

D004 Arsénico 5.0

D005 Bario 100.0

D006 Cadmio 1.0

D007 Cromo 5.0

D008 Plomo 5.0

D009 Mercurio 0.2

DO10 Selenio 1.0

D011 Plata 5.0

D012 Endrinl 0.02

D013 Lindano2 0.4

D014 Metoxicloro3 10.0

D015 Toxafeno4 0.5

D016 2, 4-D5 10.0

D017 2, 4, 5-TP6 1.0

1 Endrin (1, 2, 3, 4, 10, 10-hexacloro-1, 7-epoxi-1, 4, 4a, 5, 6, 7, 8,8a-octahidro-1, 4-endo, endo-5, 8-dimetano naftaleno).

2 Lindano (1, 2, 3, 4, 5, 6- hexaclorociclohexano, isómero gama).3 Metoxicloro (1, 1, 1, tricloro-2, 2-bis, [p-metoxifenil] etano).4 Toxafeno (C10H10CL8, Camfeno dorado técnico, 67-69 porciento de cloro).5 2, 4-D (2, 4-ácido diclorofenoxiacético).6 2, 4, 5-TP Silvex (2, 4, 5-ácido triclorofenoxipropiónico).

Fuente: Brunner, Calvin R. Handbook of Incineration Systems.Ed. Mc Graw-Hill, Inc. U.S.A., 1991.

33

2.2 Procedimiento para la caracterización de un lixiviado por sutoxicidad, (toxicity characteristic leaching procedure, TCLP)

Esta prueba se empleó como una alternativa para el manejo de contingencia, pero no se adoptódentro de la regulación del Acta de Conservación y Recuperación de los Recursos (RCRA), porque resultamuy complicado y no siempre es posible determinar - en el punto de generación, durante el transporte,o aún en la instalación de tratamiento, almacenamiento o disposición - el manejo final de un residuo sólidopara asegurar que se hará en la forma más adecuada. Los residuos no se regulan como actualmente semanejan, sino considerando las formas en las que se puede manipular de manera errónea.

Los residuos industriales generalmente se disponen en rellenos sanitarios industriales o se manejande alguna otra forma (por ejemplo: incineración, reciclaje, tratamiento en el suelo o en algún depósitosuperficial). Tradicionalmente se han aceptado residuos industriales no peligrosos en los rellenos sanitariosmunicipales. Para fines de reglamentación la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos deNorteamérica (USEPA) conservó el criterio de considerar como el peor escenario de manejo de residuospeligrosos, su co-disposición con residuos sólidos en un relleno sanitario municipal.

Se criticó a la prueba de toxicidad EP por hacer determinaciones irreales respecto a la toxicidad deun residuo, por esta razón, se comisionó a la USEPA para que desarrollara una nueva técnica quepermitiera realizar predicciones más exactas sobre la capacidad de lixiviación de los residuos. Esta solicitudse incluyó en la Reforma a los Residuos Sólidos y Peligrosos (the Hazardous and Solid WasteAmendments, HSWA) de 1984.

Finalmente la USEPA propuso el Procedimiento para la Caracterización de un Lixiviado por suToxicidad (Prueba TCLP), el 13 de junio de 1986. El propósito del procedimiento es limitar la disposiciónde los residuos donde la lixiviación pudiera presentar condiciones peligrosas bajo un manejo inadecuado.Los objetivos que se perseguían con ésta fueron [The Hazardous Waste Consultant, 19901:

1) Adicionar 38 nuevos constituyentes orgánicos al Procedimiento de Extracción (Prueba EP).

2) Establecer factores de dilución/atenuación (Dilution/Attenuation Factors, DAFs) específicospara cada compuesto orgánico considerado, conservando un DAF de 100 para los constituyentesinorgánicos.

3) Reemplazar la Prueba EP por la TCLP.

La Prueba TCLP se finalizó el 29 de Marzo de 1990. Se obtuvieron los siguientes resultados, los cualesse discutirán posteriormente:

1) Se adicionaron únicamente 25 constituyentes orgánicos a la prueba de toxicidad.

2) Se establecieron los niveles reglamentarios para los nuevos constituyentes.

3) Se reemplazó la prueba del Procedimiento de Extracción (EP) por el Procedimiento para laCaracterización de un Lixiviado por su Toxicidad (TCLP).

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El procedimiento TCLP consiste en recolectar una muestra representativa del residuo, de la cualse debe de tomar una submuestra para hacer algunas pruebas preliminares [USEPA, 19911:

* medir el porcentaje de sólidos;* definir si el líquido obtenido después de la filtración se va a considerar como el

extracto (por tener una cantidad despreciable de sólidos);* determinar si la porción sólida requiere de una reducción del tamaño de partícula;* seleccionar cuál de los dos fluidos de extracción se va a utilizar para la extracción

TCLP de constituyentes no volátiles del residuo. El fluido de extracción que se emplee esfunción de la alcalinidad de la fase sólida del residuo.

Si después de la filtración el residuo es líquido, es decir, contiene menos del 0.5% de materialsólido, entonces se define como el extracto TCLP.

Si se presenta el caso de que el residuo contiene 03% de sólidos o más, se procede a separar elliquido (si lo hay), de la fase sólida y se almacena para su análisis posterior; el tamaño de partícula de lafase sólida se reduce si así se estimó conveniente durante el análisis preliminar. La fase sólida se extraecon una cantidad total de fluido de extracción igual a 20 veces el peso de la fase sólida.

Se coloca el recipiente de extracción en el aparato de agitación rotatoria, para girar a 30 ± 2 rpmpor 18 ± 2 horas. Por último, el extracto líquido se separa de la fase sólida por medio de una filtracióna través de un filtro de fibra de vidrio. Si es compatible (por ejemplo: fases múltiples no formarán unacombinación), la fase líquida inicial del residuo se adiciona al extracto líquido y se analizan juntos. Si noes así, los líquidos se analizan por separado y los resultados se combinan matemáticamente para obteneruna concentración promedio en volumen.

Cuando se analizan compuestos orgánicos volátiles se emplea el recipiente de extracción de CeroEspacio Superior (Zero-Headspace, ZHE), el cual permite realizar la separación inicial y final de las faseslíquido/sólido, así como la extracción TCLP sin necesidad de abrir el recipiente, disminuyendo de estamanera las posibles pérdidas de compuestos orgánicos volátiles. Este dispositivo se presenta en la Figura2.2. Si se van a determinar compuestos inorgánicos, se emplean botellas de extracción.

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Salida del líquido

Ni/

• • .

•.•.•VOS .

• • . ••

Muestra ••.• . . .'.

•

••,. •. 1

3Pistón

r----)Gas

.^.^

Manómetro

Filtro

Anillos "O" de VITON

Salida de gasa presión

Fig 2.2 Recipiente de cero espacio superior ("Zero-Headspace", ZHE).

2.2.1 Modelo de transporte y destino de agua subterránea

El modelo de transporte y destino de agua subterránea, estima la reducción en la concentración delcontaminante, que ocurre a medida que éste emigra hacia un pozo de agua potable subterráneo localizadoa 152.4 m (500 ft) de distancia. El modelo empleó datos de absorción de suelo y compuestos de hidrólisisespecíficos, así como valores genéricos para la cantidad de agua subterránea, pH y porosidad de sueloentre otros factores importantes. El modelo conceptual empleado para establecer las concentracionesmáximas permitidas de los constituyentes lixiviados, en los puntos de abastecimiento de agua subterránea,es el siguiente:

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Manto acuiferóFactor de dilución/atenuaciónpara cada constituyente

Figura 2.2.1 Modelo de Transporte y Destino de Agua Subterránea.

2.2.2 Adición de 25 constituyentes orgánicos

Finalmente la prueba TCLP adiciona sólo 25 compuestos orgánicos a la lista de constituyentesconsiderados por la prueba de toxicidad anterior. En la Tabla 2.2.3, aparece la lista completa.

Aún cuando la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos de Norteamérica (USEPA),propuso adicionar otros 13 compuestos químicos a esta prueba, la misma ha pospuesto su inclusióndebido a dos aspectos importantes relacionados con la aplicación del modelo de transporte y destinosubterráneo [The Hazardous Waste Consultant, 1990].

El primero es que el modelo toma en cuenta la hidrólisis de los constituyentes, pero no consideraa los posibles productos tóxicos originados por dicha hidrólisis. Por lo que, se pospuso la adición deaquéllos constituyentes que se hidrolizan apreciablemente. En segundo lugar, el modelo se desarrollóconsiderando que se alcanzaría el estado estable, pero algunos constituyentes nunca llegaron a él, y porlo tanto no se incluyeron en la lista para fines de regulación. Los que presentaron alguna de estasopciones se presentan en la Tabla 2.2.2.

37

Tabla 2.2.2 Constituyentes para los que la USEPA ha Pospuesto su Adición a la Prueba TCLP

Constituyente Nivel deReglamentaciónpropuesto (mg/L) .

Razón por la que sepospone su adicióna la Prueba TCLP

Acrilonitrilo + 5.0 Hidrólisis

Bis (2-cloroetil) éter 0.05 Hidrólisis

Disulfuro de Carbono 14.4 Estado Inestable

1,2-Diclorobenceno 4.3 Estado Inestable

Isobutanol 36.0 Estado Inestable

Cloruro de Metileno + 8.6 Hidrólisis

Fenol + 14.4 Estado Inestable

1,1,1,2-Tetracloroetano 10.0 Hidrólisis

1,1,2,2-Tetracloroetano 1.3 Hidrólisis

2,3,4,6-Tetraclorofenol + 1.5 Estado Inestable

Tolueno 14.4 Estado Inestable

1,1,1-Tricloroetano 30.0 Hidrólisis

1,1,2-Tricloroetano 1.2 Hidrólisis

Niveles originales de regulación de la prueba TCLP propuesta el 13 de junio de 1986.+ Los niveles de referencia de toxicidad crónica para estos constituyentes se revisaron en el

suplemento del 19 de Mayo de 1988 a la prueba TCLP. Los niveles revisados son: acrilonitrilo,0.0007 mg/L; cloruro de metileno, 0.05 mg/L; fenol, 1 mg/L; y 2,3,4,6-tetraclorofenol, 1 mg/L.

Fuente: 53 FR 18025, 55 FR 11823 y 11843-11844The Hazardous Waste Consultant, Toxicity Characteristic Leaching ProcedureFinalized, May-June 1990, pp. 2.1-2.9 .

2.2.3 Desarrollo de los límites reglamentarios

Estos límites se desarrollaron en un proceso de 3 pasos. Primero se establece el nivel de referenciade toxicidad crónica para el constituyente. A continuación, se desarrolla el factor de dilución/atenuación(DAF) para ese constituyente con base al modelo de transporte y destino de agua subterránea. Finalmente,el nivel de referencia se multiplica por el DAF para obtener el nivel reglamentario. No obstante, si resultaun nivel no factible, este valor se debe incrementar.

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2.2.3.1 Niveles de referencia de toxicidad crónica

Los niveles de referencia de toxicidad crónica, se usaron como punto de partida para el desarrollode los niveles reglamentarios para los 25 nuevos constituyentes orgánicos. Estos niveles de referencia sebasan en las Normas Nacionales Primarias Provisionales para Agua Potable (NIPDWSs) o en los NivelesMáximos de los Contaminantes (Maximum Contaminant Levels, MCLs), establecidos por el Acta deSeguridad de Agua Potable (Safe Drinking Water Act, SDWA). Para aquéllos constituyentes sin normasNIPDWS o MCL, la agencia utilizó uno de los siguientes niveles, como nivel de referencia de toxicidadcrónica [The Hazardous Waste Consultant, 1990]:

1. Dosis DE REFERENCIA PARA CONSTITUYENTES NO CARCINOGÉ NICOS (RSDs). Este valor es.una estimación de la dosis diaria de una sustancia que no provocará efectos adversos aún después desometerse un tiempo a dicha exposición. La USEPA calculó los RfDs considerando que una persona de70 kg (1541b) ingiere 2 litros de agua potable contaminada por día.

2. Dosis ESPECÍFICA DE RIESGO (RSDs) PARA COMPUESTOS CARCINOGÉ NICOS. El valor RSD esla dosis diaria de un carcinógeno que, por un período de vida, provocará una incidencia de cáncer iguala un nivel de riesgo específico. El nivel de riesgo empleado para el nivel de referencia de toxicidad crónicaes 10. (es la probabilidad de que una persona en 100,000 contraiga alguna forma de cáncer en su vida,debido a su exposición a este compuesto).

La agencia indicó que se habían considerado inicialmente porciones de los valores RfDs pararesponder a las múltiples rutas de exposición (por ejemplo: aire, agua, etc). Finalmente, se rechazó estaopción debido a la falta de datos sobre factores de proporción adecuados.

2.2.3.2 Factores de Dilución/Atenuación (DAFs)

Una vez que la agencia estableció un nivel de referencia de toxicidad crónica, ese nivel se multiplicapor un Factor de Dilución/Atenuación (DAF) para obtener el nivel reglamentario. Durante las etapaspreliminares al método propuesto, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos deNorteamérica (USEPA) ofreció dos alternativas para establecer los DAFs, uno era un valor genérico yotro un valor específico para el constituyente. En la propuesta final, la agencia observó que el valorgenérico no era apropiado porque "la diversidad de atributos de dilución/atenuación por los que atraviezanlos constituyentes originaría que dichos valores de DAF se limitaran o se excedieran en la regulación deun gran número de compuestos" [The Hazardous Waste Consultant, 1990].

Se encontró que los 25 nuevos constituyentes, presentaban valores de DAFs similares al emplearel modelo de transporte y destino subterráneo. En base a los resultados obtenidos, la USEPA determinóque un DAF de 100 era apropiado para los 25 nuevos constituyentes y conservé este mismo valor paraaquéllos que se listaron inicialmente con el Procedimiento de Extracción (Prueba EP).

Se debe aclarar que los valores de DAFs para los 13 constituyentes orgánicos que posteriormentese adicionarán a esta lista, no necesariamente será de 100 cuando se promulgen.

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En algunos casos, los límites de regulación calculados estaban extremadamente cerca o abajo de losniveles de detección al emplear los métodos analíticos comunes. Por lo que, la USEPA fijó el límite dereglamentación para estos contaminantes en el límite de cuantificación, el cual se define como "el nivelmás bajo de un producto químico particular que se puede medir de manera confiable dentro de los límitesaceptables de precisión y exactitud, bajo condiciones rutinarias de operación de laboratorio". La USEPApropuso establecer el límite de cuantificación como 5 veces el límite de detección para cada constituyentey conservó este criterio para la prueba TCLP. Los compuestos químicos a los cuales se aplicó estaconsideración fueron el 2,4-dinitrotolueno, hexaclorobenceno y piridina.

Debido a la dificultad que presenta la separación analítica entre el o-, m- y p-cresol empleando lastécnicas apropiadas, la agencia adicionó a la lista el Cresol Total (D026). En la Tabla 2.2.3 se presentanlos niveles reglamentarios para los contaminantes que se pueden determinar por medio de la prueblaTCLP.

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Tabla 2.2.3 Contaminantes y Niveles de Reglamentación para el Procedimiento de la caracterización deun Lixiviado por su Toxicidad (Prueba TCLP)

Número de ResiduoPeligroso de la USEPA Contaminante

Nivel de ToxicidadCrónica (mg/L)

Reglamentación(mg/L)°

DOO4 Arsénico 0.05 5.0

DOOS Bario 1.0 100.0

DO18 Benceno 0.005 0.5

DOO6 Cadmio 0.01 1.0

D020 Clordano 0.0003 0.03

^• . ^^ . 1 111

^• . ^ ^ ^ i l 1

^• ^ - 1 '

DO24 m-Cresol 2.0 200.0b

DO25 p-Cresol 2.0 200.0"

DO26 Cresol 2.0 200.0"

^• ^ 1 10.0

^• ^ ^ . . 11

^• : ^ ^ ^• . ^ 111 1

DO29 1,1-Dicloroetileno 0.007 0.7

DO3O 2,4-Dinitrotolueno 0.0005 0.13e

DO12 Endrin 0.0002 0.02

DO31 Heptacloro y (suhidróxido)

0.00008 0.008

DO32 Hexaclorobenceno 0.0002 0.13c

DO34 Hexacloroetano 0.03 3.0

4I

Continuación Tabla 2.2.3

Número de ResiduoPeligroso de la USEPA Contaminante

Nivel deToxicidadCrónica (mg/L)

Reglamentación(mg/L)a

DO13 Lindano 0.004 0.4

DOO9 Mercurio 0.002 0.2

DO35 Etil metil cetona 2.0 200.0

DO14 Metoxicloro 0.1 10.0

DO36 Nitrobenceno 0.02 2.0

DO37 Pentaclorofenol 1.0 100.0

DO38 Piridina 0.04 5.0`

D011 Plata 0.05 5.0

DOO8 Plomo 0.05 5.0

DOLO Selenio 0.01 1.0

DO39 Tetracloroetileno 0.007 0.7

DO19 Tetracloruro deCarbono

0.005 0.5

DO15 Toxafeno 0.005 0.5

DO4O Tricloroetileno 0.005 0.5

DO41 2,4,5-Triclorofenol 4.0 400.0

DO42 2,4,6-Triclorofenol 0.02 2.0

DO17 2,4,5-TP (Silvex) 0.01 1.0

Nota: Los niveles de toxicidad crónica se expusieron originalmente en 51 FR 21652-75.a Nivel de toxicidad crónica multiplicado por un factor de dilución, generalmente de 100.b En caso de que no se puedan diferenciar las concentraciones del o-, m- y p-cresol, se emplea

una concentración de cresol total (DO26).` Si el límite de cuantificación es mayor que el nivel calculado, el límite de cuantificación se

convierte en el nivel de reglamentación.

Fuente: The Hazardous Waste Consultant, Toxicity Characteristic Leaching Procedure Finalized, May-June 1990.

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23 Comparación entre las pruebas EP y TCLP

La prueba TCLP que promulgó la USEPA, se utilizó dentro del programa de restricciones para ladisposición en el suelo, con dos cambios principales: primero incluyó una hoja de flujo más detallada delprocedimiento y en segundo lugar, se adicionaron más compañías a la lista de proveedores de equipo. Sedebe aclarar que el procedimiento TCLP se retiró del Apéndice II de la parte 268, título 40 del Códigode Reglamentos Federales (Code of Federal Regulations, CFR), donde se codifican las restricciones parala disposición en el suelo, y se colocó en la parte 261 del mismo Apéndice.

Las diferencias más significativas son [The Hazardous Waste Consultant, 1990]:

• La prueba TCLP especifica un extractor de cero espacio superior o "Zero-Headspace", el cualse debe emplear para compuestos orgánicos volátiles (VOCs). Este dispositivo aparece en laFigura 2.2. Mientras que la prueba EP no señala algún diseño en especial. (Nota: la pruebaTCLP especifica los compuestos considerados como VOCs).

• Se requiere del uso de un fluido lixiviante más ácido para residuos más alcalinos (residuos conun pH > 5), con el fin de asegurar que la posible lixiviación de éstos no se subestime durantela prueba TCLP. El empleo de un medio de lixiviación predefinido, elimina el ajuste continuode pH requerido por la prueba EP. (Esta última requería de ajustes de pH periódicos, cada 15minutos durante 6 horas o más, cuando era necesario).

• El tiempo de extracción es de 18 horas para la prueba TCLP y de 24 horas para la prueba EP.

La ventaja más notable de la prueba TCLP sobre la EP, es que la primera se puede emplear paraevaluar la movilidad de contaminantes orgánicos y/o inorgánicos.

En la Tabla 2.3 aparece un resumen de las principales diferencias entre las pruebas de toxicidad EP yTCLP.

2.4 Excepciones y demoras

Los fluidos dieléctricos y equipo eléctrico que contienen PCB's (Bifenilos Policlorados), estáncompletamente reglamentados bajo el Acta de Control de Sustancias Tóxicas (Toxic Substances ControlAct, TSCA) y son excepciones de la reglamentación del RCRA. Por lo tanto, aún si estos materialesexhiben características de toxicidad al someterse a la prueba TCLP, no serán regulados por el RCRAcomo residuos peligrosos. Sin embargo, todos los demás residuos que contengan PCB's están sujetos a lasregulaciones del RCRA que sean aplicables [The Hazardous Waste Consultant, 1990].

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Tabla 2.3 Comparación entre el Procedimiento de Extracción (EP) y el Procedimiento para laCaracterización de un Lixiviado por su Toxicidad (TCLP)

Parámetro Procedimiento deExtracción (EP)

Procedimiento parala Caracterizaciónde un Lixiviado porsu Toxicidad (TCLP)

Fluido de Extracción Acido acético 0.5 N se adiciona a Solución de ácido acéticoagua destilada desionizada hasta un 0.1 N (pH 2.9) para resi-pH de 5, con una adición máxima de duos desde moderados hasta400 mL. Ajuste de pH continuo. altamente alcalinos y un

buffer acético 0.1 N (pH 4.9)para otros residuos.

Separación Filtración a 0.45 pm con incre- Filtración con un filtro delíquido/sólido mentos de 0.7 kgicm2 (10 psi) fibra de vidrio de 0.6-0.8 im

hasta 5.25 kg/cm (75 psi). Nose especifica el tipo de filtro.

a 3.5 kg/cm 2 (50 psi).

Material monolítico/ Emplea un Procedimiento de Unicamente se utilizareducción del tamaño Integridad Estructural o la pulverización o lade partículas pulverización y molienda. molienda.

Recipientes de Diseño no especificado. Se requiere un extractorExtracción Es aceptable un recipiente con de Cero Espacio Superior o

paletas para agitación. de "Zero-Headspace" paralos compuestos volátiles. Seutiliza un extractor de botellapara los no volátiles.

Agitación Cualquier dispositivo Unicamente se permite laque proporcione una agitación rotatoria, conagitación adecuada. giros de 360 grados a

30 ± 2 rpm.

Tiempo de Extracción 24 horas. 18 horas.

Requerimientos de Requiere de la adición En algunos casos requiere laControl de Calidad de patrones. Un blanco adición de patrones. Un

por lote de muestras. blanco por cada 10extracciones y por cada nuevolote de extracto. Análisisespe-cífico para el constitu-yente de interés.

Fuente: 51 FR 21678

The Hazardous Waste Consultant. Toxicity Characteristic Leaching ProcedureFinalized. May-June 1990.

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Además, la agencia ha demorado la decisión final respecto de los casos en que es aplicable estaprueba de toxicidad, a los medios y residuos contaminados con petróleo proveniente de Tanques deAlmacenamiento Subterráneos (Underground Storage Tanks), USTs, los cuales están sujetos a lasregulaciones RCRA UST en la parte 280, título 40 del CFR. La USEPA está preocupada por laposibilidad de que la regulación de tales residuos como peligrosos, pueda dificultar la limpieza bajo elprograma UST. Hasta que se tome la decisión final, dichos residuos se exceptúan temporalmente de laregulación de residuos peligrosos, aún cuando exhiban la característica de toxicidad al someterse a laprueba TCLP.

Se debe aclarar que no se considerarán residuos peligrosos a aquéllos productos libres recuperadosdurante la limpieza de los Tanques de Almacenamiento Subterráneos (UST) de petróleo, a menos queéstos se liberen en el ambiente.

2.5 Relación con otras reglamentaciones

El Procedimiento para la Caracterización de un Lixiviado por su Toxicidad, prueba TCLP, tiene unarepercusión importante para el manejo de residuos sólidos en las restricciones a la disposición en el suelodel RCRA, para residuos del Acta de Amplia Respuesta, Compensación y Responsabilidad Ambiental(The Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act, CERCLA), en variosresiduos sólidos y aguas residuales. Sin embargo, los mayores impactos no se originaron por los cambiosanalíticos a la prueba EP, sino que surgieron por el establecimiento de los niveles de reglamentación paralos nuevos constituyentes considerados en el lixiviado de un residuo. Estos niveles adicionales significanque una amplia variedad de residuos requerirán controlarse como peligrosos, especialmente bajo elsubtítulo C del RCRA. [Simmons, 1991]

2.5.1 Restricciones para la disposición de la tierra

La prueba TCLP impone cambios importantes a los residuos que se disponen en el suelo. Una delas inovaciones fue señalar (en la parte 3004(g)(4) del RCRA) el requerimiento de establecer patronesde tratamiento para estos residuos, dentro de un plazo de 6 meses a partir su promulgación. Lo cualimplica que los residuos sólidos que no son peligrosos se sometan a dicha prueba [Simmons, 1991].

Los suelos y desechos provenientes de actividades correctivas y de clausura, se considerarán comoresiduos peligrosos, para efectos de la reglamentación, si así lo señala la prueba TCLP. Se debe aclararque la USEPA no intenta imponer como obligatorio el uso de este procedimiento para determinar latoxicidad de los residuos provenientes de dichas actividades.

2.5.2 Excepciones

Los residuos que se excluyen de la definición reglamentada de residuo peligroso, no están sujetosa la prueba TCLP. Entre éstos se encuentran los residuos domésticos y los de estudio especial (como elprocedente de minas, el cual se espera que en un futuro se regule bajo el RCRA) [Simmons, 1991].

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2.5.3 Otros Materiales Residuales

También se aplicará la prueba TCLP a la ceniza de los incineradores de residuos municipales, siesas unidades manejan cualquier residuo sólido no doméstico; de cualquier modo, no se espera que estaprueba afecte el estado de reglamentación de la ceniza. Este requerimiento resulta ser de muchaimportancia para los municipios que planean utilizar la incineración como una estrategia básica paramitigar las cargas de residuos sólidos en los rellenos sanitarios, que son cada vez más difíciles de ubicary operar. Además, esta prueba se aplicará al gas condensado y al lixiviado de los rellenos sanitarios deresiduos sólidos municipales.

Los lodos provenientes de los trabajos de tratamiento de propiedad pública (Publicly OwnedTreatment Works, POTWs), se someterán a esta prueba, a pesar de que éstos pronto se reglamentaránbajo el Acta de Agua Limpia (Clean Water Act) en la sección 405(d). No se espera que muchos lodos(POTWs) resulten tóxicos.

Los nuevos constituyentes se incluyeron en la lista de sustancias peligrosas del CERCLA, así comosus respectivas Cantidades Reportables (Reportable Quantities, RQs). Se debe aclarar que los valores deRQs se aplican al residuo en sí y no a los constituyentes individuales. La prueba TCLP, también seutilizará en las acciones de restauración del CERCLA, específicamente para tomar las decisionesrelacionadas al manejo de residuos generados durante las acciones de limpieza.

2.5.4 Aguas Residuales

En lo que respecta a las aguas residuales de depósitos superficiales, la USEPA realizó un análisisextenso sobre las técnicas de manejo de residuos, mecanismos de atenuación y procesos geohidrológicosque gobiernan el transporte de los constituyentes en depósitos superficiales y concluyó que los DAFs paralos constituyentes no degradables que se manejan en éstos depósitos, eran similares a aquéllos para losmismos constituyentes que se manejan en rellenos sanitarios municipales.

La prueba TCLP se aplicará a las aguas residuales de la misma forma que se aplica a otros residuossólidos. Los niveles de regulación aplicables no se espera que cambien sustancialmente entre un escenariode mal manejo en un depósito superficial y en un relleno sanitario. Esta prueba se realizará en el puntode generación del agua residual, en lugar de llevarse a cabo en algún depósito de tratamiento de la misma.

Los propietarios/operadores de las instalaciones de tratamiento de agua residual que manipulanaguas que exhiben la característica de toxicidad, están sujetas a todas las precauciones aplicables por elActa de Agua Limpia y el RCRA. Sin embargo, si éstos residuos se manejan en tanques en lugar deutilizar depósitos superficiales, éstos quedan excentos de las Normas del RCRA bajo la excepción "unidadde tratamiento de agua residual". En forma similar ocurre cuando se emplean las "Instalaciones detratamiento totalmente cerradas". (Nota: éstos dos términos se definen en el título 40 del Código deReglamentos Federales (Code of Federal Regulations, CFR), parte 260.10. [Ref, Mayo/Junio 1990].

En México la Secretaría de Desarrollo Urbano y Ecología, SEDUE (actualmente Secretaría deDesarrollo Social, SEDESOL), elaboró la Norma Técnica Ecológica NTE-CRP-002/88, que establece losprocedimientos para llevar a cabo la prueba de extracción para determinar los constituyentes que hacena un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente. Se puede obtener más información al respecto enel volumen II, número 11 de la Gaceta Ecológica (noviembre de 1990), que publica la SEDUE. Se debehacer la aclaración que actualmente esta en revisión ésta Norma.

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CAPITULO III

TECNICAS INNOVADORAS PARA LA DETERMINACION

DE RESIDUOS PELIGROSOS

Debido a la diversidad de formas en las que se pueden presentar los residuos peligrosos (en sólido,líquido, semisólido, gaseoso, etc), y a la variedad de propiedades físicas y químicas que pueden exhibir,es muy difícil estimar una peligrosidad estándar y por lo mismo no es fácil establecer un patrón detratamiento normalizado. Por lo que, la técnica de muestreo a utilizar así como la tecnología detratamiento adecuada para cada residuo está en función de las características del mismo.

Las técnicas de muestreo y análisis de residuos que se están estudiando actualmente son muyrecientes. No existe información al respecto y por lo tanto se han estado desarrollando nuevas tecnologíasen este campo.

A continuación se presentan algunas de las técnicas de muestreo que se discuten en la referencia:Hazardous Waste Measurements. Simmons, Milagros S. Ed. Lewis Publishers, Inc., U.S.A., 1991. En estelibro aparecen las técnicas más novedosas en lo que respecta al muestreo y análisis de los residuospeligrosos.

3.1 Determinaciones de campo de compuestos orgánicos por medio de la cromatografía de gas (DennisWesolowski and Al Alwan).

o Antecedentes

La Agencia de Protección Ambiental (EPA) ha sido uno de los principales promotores en enfatizarel desarrollo de la tecnología que permita analizar las trazas de compuestos orgánicos bajo condicionesde campo. Su objetivo es apoyar a la legislación en la protección del medio ambiente. Una de las técnicasque presenta mucha aplicación en este campo es la Cromatografía de Gas.

o Aplicación

Identificar rápidamente la extensión de la contaminación durante derrames, fugas, etc, y paradeterminar el progreso de los esfuerzos de restauración. Mantener el Programa Superfund, cuyo propósitoes identificar, caracterizar y restaurar lugares de disposición de residuos que han sido abandonados a lolargo de los Estados Unidos.

o Requerimientos de la muestra

La muestra debe ejercer una presión de vapor de por lo menos 10 mm Hg a la temperatura de lacolumna.

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o Equipo utilizado

Se conocen 3 tipos de instrumentos analíticos:

• Portátil. Se limitan a aquéllos que se pueden transportar con facilidad y emplean poco o ningúnequipo adicional. Son cromatógrafos de gas poco sofisticados.

• De Campo. Son los que necesitan transportarse por medio de vehículos adecuados y se operandentro de éste o en construcciones especiales. Contienen baterias recargables o pueden operar con lafuente de potencia de corriente alterna o directa. Necesitan de computadoras para almacenamiento dedatos, son más versátiles ya que pueden operar a varias temperaturas y son programables.

• Móviles. Se ajustan dentro de un semitrailer. Son completamente programables en temperatura,se les pueden ajustar múltiples detectores o colocarlos junto con un espectrofotómetro de masa (MS).Requieren fuentes externas de gases y corriente alterna.

o Procedimiento

Los métodos de colección de muestras son muy variados. Para tomar muestras de aire o suelo sepueden emplear alguno de los siguientes métodos:

a) Directo.- Consiste en tomar las alícuotas utilizando jeringas de vidrio herméticas o bolsasTedlar y se colectan directamente de pipas o tubos colocados en una cavidad perforada.

b) Dinámico.- Involucra el uso de tubos de vidrio o acero, rellenos de carbón activado o con unmaterial sorbente. Este dispositivo se coloca en una corriente que contenga al material que se va amuestrear en movimiento.

c) Concentración estática.- Es un método pasivo en el cual un dispositivo metálico, que contieneuna abertura y en su interior un monitor de vapor orgánico, el cual se coloca en forma invertida endepresiones poco profundas.

El método a seguir, es función del tipo de compuesto orgánico que se desea determinar, a partirde lo cual también se elige el procedimiento y los accesorios necesarios para su muestreo.

O Medidas de precaución

Para asegurar la calidad analítica en el campo, las muestras se deben marcar apropiadamenteindicando la localización de la estación de muestreo, tiempos de muestreo y la persona que la colectó.También se debe tener cuidado de correlacionar la muestra con el cromatograma en forma adecuada.

Se debe prestar atención especial a los procedimientos de control de calidad: utilizar blancos paradetectar posibles fuentes de contaminación, realizar análisis por duplicado para mostrar lareproductibilidad de los resultados obtenidos.

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o Ventajas y desventajas

Este tipo de análisis se efectúa de preferencia en los lugares en donde se conocen los compuestosque están presentes, ya que no se dispone de límites de detección suficientemente bajos, o puede darseel caso de que la información acerca de los constituyentes desconocidos esté limitada o no existadependiendo del método utilizado, por lo que en estos casos se requiere de apoyo analítico adicional.

Sirven para hacer una selección preliminar de aquellas muestras que serán enviadas al Programade Laboratorio Contratado (CLP) de la USEPA, con fines de confirmación y análisis cuidadoso decomponentes volátiles y semivolátiles, ahorrando tiempo y dinero durante la etapa de caracterización dellugar.

o Observaciones

Los análisis realizados en la primera fase del Programa Superfund para averiguar si un lugar puedeingresar a la Lista de Prioridades Nacionales (NLP), son los especificados en el Acta de Reautorizacióny Reformas del Superfondo de 1986 (SARA). Estos incluyen 126 compuestos orgánicos, mezclas isoméricasy 24 sustancias inorgánicas.

3.2 Técnicas analíticas robotizadas (John G. Cleland)

O Antecedentes

Los robots han comenzado recientemente a incursionar en el campo de los análisis químicos. Estoresulta más evidente en las determinaciones de residuos peligrosos, en donde la aplicación de los robotsa las técnicas de laboratorio han tenido más avances que en las operaciones de campo (muestreo,monitoreo y análisis preliminar).

O Aplicación

Fueron introducidos como opción comercial en 1982. Estos robots pueden realizar el manejo ypreparación de la muestra de acuerdo con los procedimientos químicos y con el análisis instrumental.

Todos los pasos de un procedimiento analítico se pueden automatizar, incluyendo la identificaciónde la muestra, su introducción dentro de instrumentos analíticos, el manejo y transferencia de datos, lageneración de reportes así como el archivo de los resultados. En el laboratorio los robots se aplicanprincipalmente a la Cromatografía de Gas (GC) y a la Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC).

o Requerimiento de la muestra

No hay ninguna especificación dada la amplia variedad de estados físico, composición, etc., en quese pueden presentar los residuos peligrosos.

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o Equipo utilido

The Japanese Industrial Standard (JIS) define a un robot como un sistema mecánico, el cual tienefunciones inteligentes de movimientos flexibles análogos a los que realizan los organismos vivos, con cuyasacciones se responde como lo haría un ser humano. Por funciones inteligentes se debe entender lahabilidad de realizar por lo menos una de las siguientes: discernimiento, reconocimiento, adaptación oaprendizaje.

En la actualidad los robots son básicamente un brazo y una mano montados en una base, la cualesta sujeta a un banco o al piso. El robot esta unido a una microcomputadora y/o otro registradorelectrónico, que recibe las señales de las unidades que se encuentran en posición de detección yproporciona a su vez señales de respuesta en retroalimentación a las unidades de potencia para controlarel movimiento.

o Procedimiento

El operador mueve el robot secuencialmente a todas las posiciones pertinentes, utilizando undispositivo de aprendizaje. Este puede ser el teclado de la computadora o una unidad manual de manejocon botones, los cuáles representan cada posible movimiento del robot. Cada posición es especificada porel operador y almacenada en un archivo del directorio.

También se especifican y almacenan aquellos comandos para la interacción con equipo periférico.A los comandos y a la secuencia en la que estos se almacenan en el registrador de la computadora, se lecomoce como "la instrucción" del robot. Puede crearse una subrutina para cada operación de la unidad,combinando varios movimientos tales como tomar un objeto de un lugar y colocarlo en otro sitio.Finalmente se construye un programa general en el que se integran todas las subrutinas. Una vez que esteprograma se ha instalado, la operación puede repetirse tantas veces como sea necesario, además puedemodificarse para ajustar cambios en el ambiente o para satisfacer alguna modificación en los objetivos dela tarea del robot.

o Medidas de precaución

Durante las evaluaciones de las tareas individuales, el sistema se revisa para que realice unaoperación mecánica confiable. Los sensores y los procedimientos de verificación se incrementan enaquellos pasos en que el robot puede encontrar dificultad o cuando un descuido en el desempeñosatisfactorio del procedimiento automáticamente detiene toda la actividad.

Ejemplos de las técnicas de sensibilidad incluyen: al sensor táctil en una mano robot para asegurarla presencia del objeto que se va a sujetar; un microswitch cercano para verificar el movimiento del objeto;las fotoceldas para revisar que el objeto se halla movido o reemplazado en la dirección adecuada; laslecturas del peso con el fin de asegurar que el robot ha obtenido la cantidad de muestra correcta, etc.

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o Ventajas y desventajas

El sistema robot puede manejar grandes lotes de muestras, consistente y constantemente. Adiferencia del personal de laboratorio, el robot no necesita descansos, no se cansa y trabaja efectivamentelas 24 horas al día, los 7 días de la semana. Lo cual provoca un ahorro en trabajo y costos para ellaboratorio.

Otras ventajas son: se incrementa la productividad, se reduce la exposición humana a materiales omedios peligrosos, elimina el tedio que provocan algunas tareas manuales, permite manejar muestras querequieren análisis con múltiples instrumentos o técnicas. Sin embargo, requieren de grandes áreas detrabajo, requiere mantenimiento de especialistas, tal vez se vuelva obsoleta rápidamente por el progresode la tecnología en ese campo.

o Observaciones

La Oficina de Residuos Sólidos de la USEPA, recientemente comisionó al Research TriangleInstitute para dirigir un estudio preliminar sobre este campo, en el que se empleen los métodos SW-846diseñados para las determinaciones de residuos peligrosos. Dichos métodos están contenidos en "Métodosde Prueba para la Evaluación de Residuo Sólido: Métodos Físico/Químicos", USEPA, SW-846, 3rd.edición.

3.3 La aplicación de la espectroscopia infrarroja a los residuos peligrosos (Douglas S. Kendall)

o Antecedentes

Existe una enorme necesidad de disponer de métodos que determinen a aquellos constituyentesomitidos por las técnicas que se utilizan comunmente. Una técnica tiene mucha aplicación en el campode los análisis químicos y que a su vez puede contribuir significativamente al análisis de residuos peligrososes la espectroscopia infrarroja.

o Aplicación

El empleo de esta técnica a los residuos peligrosos se puede dividir en dos grupos: 1) laidentificación rápida de los principales componentes de la muestra; 2) la selección preliminar de lasmuestras que se van a someter a análisis posteriores, eliminando así el trabajo innecesario.

Se utiliza para identificar compuestos orgánicos no volátiles, compuestos y/o iones inorgánicos(cromato, sulfato, cianuros, carbonatos), algunos ingredientes como la tierra diatomacea, el cuarzo, etc.,que son comunmente utilizados en formulaciones industriales. Además, residuos orgánicos que son muypolares o fónicos a pH neutral y no se pueden determinar con la cromatografía de gas (GC) ocromatografía de gas/espectroscopia de masas (GC/MS). También, se usa para confirmar resultadosiniciales obtenidos con otras técnicas.

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o Requerimientos de la 'nuestra

La muestra puede ser líquida o sólida, la cual requiere una preparación correcta para obtener unespectro infrarrojo de buena calidad, ya que los espectrómetros comunes están muy automatizados y sonfáciles de operar. Se debe seleccionar un método de preparación de la muestra adecuado, una celdilla paramuestra y materiales ópticos apropiados.

o Equipo utilizado

Los espectrómetros infrarrojos modernos son instrumentos automáticos, fáciles de operarrequieren de un mantenimiento mínimo. Entre los que se encuentran:

1. Instrumentos de dispersión tradicional.2. El espectrómetro infrarrojo de transformación de Fourier (FTIR).

Los instrumentos de dispersión tradicional emplean un enrejado de hierro para dispersar laradiación infrarroja proveniente de la fuente. La dispersión de la radiación se dirige hacia la muestra ydespués al detector. En contraste con el espectrómetro infrarrojo de transformación de Fourier, el cualdirige la radiación directamente de la fuente a la muestra. En ocasiones, se utilizan conjuntamente otrastécnicas como la cromatografía de gas (GC) y la espectroscopia de masa (MS), con objeto de obtenermejores resultados en la identificación de sustancias.

o Procedimiento

Estos equipos son automáticos y de fácil manejo, para lo cual se requiere de un operador capacitadoque verifique que el equipo esta funcionando correctamente y se encuentre configurado en forma adecuadapara el tipo de muestra que se va a analizar.

El espectro infrarrojo producido para cada sustancia analizada, contiene mucha información en lasposiciones de las bandas de absorción, las intensidades y las formas. Se puede considerar como unacolección de un gran número de constantes físicas para un compuesto. Mediante la comparación delespectro de un material desconocido con el espectro de un material de referencia, se logra una buenaidentificación de sustancias. Se han obtenido muchas correlaciones entre la estructura identificada y elespectro, las cuales aparecen agrupadas en tablas de frecuencias, que a su vez están disponibles en laliteratura.

o Medidas de precaución

Una vez que se posee un espectro aceptable, se debe contar con un especialista que lo interpretecorrectamente. No obstante, existen algunos programas de computadora que se han creado para este fin,los cuales presentan algunos problemas al interpretar espectros de mezclas. Cabe aclarar que en lasmuestras de residuos peligrosos, generalmente predominan 2 6 3 componentes.

Y

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o Ventajas y desventajas

Se pueden identificar rápidamente sustancias que no se pueden estudiar con otras técnicas,incluyendo una gran variedad de especies orgánicas y/o inorgánicas, requiere de una preparación mínimade la muestra, ahorra tiempo, trabajo y esfuerzo, se puede acoplar al cromatógrafo de gases (GC) y alespectrómetro de masa (MS) obteniéndose buenos resultados.

o Observaciones

El grupo carbonilo es el que más fácilmente se identifica mediante esta técnica. Los ésteressaturados, ésteres aromáticos y cetonas son los más comunes en los residuos peligrosos.

Dos referencias en donde se pueden encontrar las Tablas de correlaciones de frecuencias que seutilizan en la identificación de sustancias son:

1) Lambert, J. B., Shurvell, H. F., Verbit, L., Cooks, R. G., and Stout, G. H. Organic StructuralAnalysis, Macmillan Publishing Co.,Inc., New York, 1976, pp. 151- 314.

2) Silverstein, R. M., Bassler, G. C., and Morril, T. C. Spectrometric Identification of OrganicCompounds, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1981, pp. 95-180.

3.4 La aplicación de la espectrometría fluorescente de rayos X para el análisis de residuos peligrosos(Douglas S. Kendall)

o Antecedentes

Una técnica que tiene varias aplicaciones importantes es la espectrometría fluorescente de rayos X(XRF), a pesar de que aún esta siendo desarrollada. Un inconveniente que presenta, es que no siempreofrece suficiente sensibilidad, ya que sus límites de detección se encuentran en un intervalo de 1 a 100ppm. Sin embargo, generalmente se aplica con éxito a los residuos peligrosos porque éstos presentanconcentraciones importantes de contaminantes.

o Aplicación

Se aplica a aquéllos residuos que tienen altas concentraciones de metales pesados y otros elementos(suelos contaminados o aceites gastados); la industria del petróleo emplea esta técnica para determinarmetales en sus productos; las fábricas de acero, fundidoras e industrias relacionadas la utilizan pararealizar análisis rápidos; la industria minera emplea el XRF desde las pruebas iniciales de un proyectohasta las que se realizan a los productos finales.

A nivel laboratorio se emplea para hacer un análisis cualitativo de las muestras y seleccionar de estaforma aquéllas que se van a utilizar para el trabajo analítico posterior. Además, es útil para confirmarrápida y fácilmente los resultados preliminares obtenidos con otras técnicas.

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o Requerimientos de la muestra

Se pueden analizar muestra difíciles como lodos, residuos de pinturas, aceites gastados, sueloscontaminados, rocas, etc. Frecuentemente se requiere de poca preparación de la muestra, losprocedimientos que se utilizan es el secado del material y posteriomente se tritura para obtener un tamañouniforme.

o Equipo utilizado

Existen dos tipos de espectrómetros fluorescentes de rayos X: el dispersor de energía y el dispersorde longitud de onda. Los espectrómetros dispersores de longitud de onda, emplean un tubo de rayos Xde alta potencia para irradiar a la muestra. Los rayos X fluorescentes son característicos de los elementospresentes en la muestra, y son dirigidos con otro dispositivo (tubo que hace paralelos a los rayos de luz)hacia un cristal analizador, donde se separan de acuerdo a su longitud de onda. Estos son enviados aldetector, en donde son contados todos los rayos X. Se obtiene los espectros que contienen informaciónacerca de la identidad de las muestras.

El espectrómetro dispersor de energía, funciona de la misma forma que el equipo anterior. Ladiferencia es que en él se produce una corriente proporcional a la energía del rayo X que llega a eldetector, que por lo general es un producto de investigación en la radioactividad, el cual sirve como undispersor y detector de energía.

o Procedimiento

Los rayos X son una forma de radiación más energética y de menor longitud de onda que la luzultravioleta y visible. Estos rayos pueden emitirse por un átomo si un electrón de un nivel exterior semueve hacia una vacante que se encuentre en un nivel electrónico interno, el exceso de energía se puederemover del átomo por medio de la emisión de un rayo X fluorescente.

Cuando los rayos X irradian un material, éstos se pueden absorber, dispersar o transmitir. Los queson absorbidos inducen la fluorescencia o la emisión de rayos X característicos. Los que se dispersancontribuyen al trasfondo. La cantidad y el tipo de despersión es una fuente de información acerca de lamuestra. Para casi todos los elementos los coeficientes de absorción y dispersión son bien conocidos.

o Medidas de precaución

La principal dificultad que presenta esta técnica es la calibración del instrumento. Entre los factoresque la afectan se encuentran las necesidades del proyecto, la disponibilidad de patrones y el tiempo de quese dispone para realizarla. Estos instrumentos son muy estables y mantienen bien la calibración.

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o Ventajas y desventajas

Los sólidos y líquidos se pueden simplemente colocar en tazas con una ventana transparente a losrayos X y analizarlos directamente; necesitan de poca preparación de la muestra; los aceites de residuosviscosos y lodos de pinturas se pueden caracterizar sin las digestiones problemáticas requeridas por otrastécnicas; permite realizar análisis cualitativos rápidos; el instrumento XRF es de fácil mantenimiento, esmuy estable y mantiene bien la calibración; la precisión en la repetición de las determinaciones esgeneralmente buena; los espectrómetros que poseen cambiadores de muestra y que son controlados concomputadoras pueden analizar un gran número de muestras mientras trabaja sin supervisión. El XRF esun equipo portátil que se puede utilizar para realizar una inspección inicial del lugar que se va acaracterizar.

o Observaciones

Existen varios libros disponibles sobre la espectrometría fluorescente de rayos X, algunos de ellosson:

* Jenkins, R. "X- ray Fluorescence Spectrometry", John Wiley & Sons, Inc., New York, 1988.

* Bertin, E. P."Principles and practice of w-Ray Spectrometric Analysis", Plenum Press, New York,(1975).

* Jenkins, R., Gould, R. W., and Gedcke, D. "Quantitative X-Ray Spectrometry". Marcel Dekker,Inc., New York, 1981.

3.5 Método de campo de fluorescencia de rayos X para la recolección de contaminantes inorgánicos enlugares de disposición de residuos peligrosos (G. A. Raab, R. W. Enwall, W. H. Cole, M. L. Faber,and L. A. Eccles)

o Antencedentes

Entre los principales problemas que se presentan durante el ciclo de limpieza de lugarescontaminados con residuos peligrosos, se encuentran el alto costo de los análisis químicos de las muestrasy el tiempo en que se realizan. Desde la colección de la muestra hasta su empaque, embarque, análisisquímico y entrega de los resultados analíticos al personal del lugar, generalmente se lleva de 20 a 45 díaspor cada lote completo.

Para combatir este problema el Laboratorio de Sistemas de Monitoreo Ambiental de la EPA, inicióun proyecto para desarrollar y evaluar métodos de campo utilizando la tecnología fluorescente de rayosX (XRF), el sistema XRF portátil de campo (FPXRF) se puede utilizar para hacer determinacionesdirectamente en el lugar que se va a caracterizar.

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o Aplicación

El equipo portátil realiza determinaciones inmediatas de la identidad y concentración decontaminantes inorgánicos. Los datos de concentración una vez adquiridos se pueden procesar y graficarpara producir un mapa de concentraciones en el lugar de investigación. De esta manera se puedenidentificar las áreas contaminadas y restrigir la investigación a dichas zonas, seleccionar las muestras quese van a estudiar posteriormente en base a una determinación aproximada de su concentración. En generalpermite conocer la extensión y distribución de los contaminantes en el lugar.

o Requerimientos de la muestra

La preparación de la muestra de ser posible debe incluir: secarse al horno; pasarse a través deltamiz de 2.0 mm (ASTM # 10); pulverizarse hasta que atraviese un tamiz de 0.053 mm o más fino (ASTM# 270); homogenizarse; tomar una submuestra; formar una bolita o meterla dentro de un disco de vidrio,el cual se convierte en el espécimen a analizar. Estos procedimientos se deben seguir cuidadosamente paraasegurar que el manejo de todas las muestras enviadas al laboratorio sea uniforme.

o Equipo utilizado

El X-MET 880 es un espectrómetro fluorescente de rayos X de dispersión de energía. La unidades segura, tiene una batería de potencia, un microprocesador y pesa 8.5 kg. La probeta de análisis desuperficie se diseña especialmente para emplearse en el campo. Este equipo esta sellado herméticamentey se descontamina con agua y jabón. La probeta incluye una o dos fuentes de radioisótopos, un contadorproporcional de gar y equipo electrónico adicional.

La unidad tiene 32 memorias de calibración llamadas "modelos". Cada uno se puede calibrarindependientemente para 6 elementos, los cuales se pueden identificar siempre y cuando se disponga dela fuente de isótopo adecuada. Las intensidades de las muestras se comparan con las curvas de calibraciónpara estimar las concentraciones.

o Procedimiento

La fluorescencia de rayos X (XRF) se basa en el principio de que los fotones producidos por untubos de rayos X o una fuente radioactiva, bombardean una muestra para generar la fluorescencia, la cuales característica del átomo en que fue producida. De esta manera se obtiene un espectro de radiación, quees cuantificado por un detector. La determinación se realiza directamente en el lugar de interés medianteun instrumento de rayos X portátil, de dispersión de energía. Los datos de concentración se almacenany procesan dentro de una computadora para producir mapas planimétricos entre otros.

o Medidas de precaución

Se debe cuidar que los resultados que se obtengan tengan una calidad conocida, por lo que esnecesario definir y minimizar las fuentes de error. En el análisis XRF de suelos, las fuentes máspronunciadas de errores analíticos son introducidos por la heterogenicidad de la muestra, lo cual sesoluciona realizando una adecuada preparación de esta, de acuerdo a los procedimientos de laboratorioconvenientes.

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o Ventajas y desventajas

Los costos de muestreo y análisis son bajos en comparación con otros métodos; requiere de unoscuantos segundos para realizar una determinación; si se trata de un proyecto de restauración, el sistemaFPXRF se puede emplear para volver a muestrear rápidamente después de cada fase del trabajo paradeterminar las áreas que requieren una restauración posterior. Como este intrumento es portátil presentalas siguientes ventajas: El personal del proyecto durante la primera visita al lugar de investigación, puedeanalizar muestras de suelos y revisar los resultados inmediatamente, identificando y verificando ladistribución espacial de la contaminación. Además, el XRF produce un análisis elemental total sinimportar la fase del constituyente.

o Observaciones

Se debe aclarar que los métodos químicos húmedos de la Agencia de Protección Ambiental (EPA)para la determinación de metales, pueden producir resultados analíticos muy diferentes a aquéllos queproduce el XRF. Sin embargo, es de gran utilidad durante el proceso de Investigación de laRestauración/Estudio de Factibilidad (RI/FS), como un apoyo para el proceso de interpolación, en el quese establece la relación existente entre las muestras y la población espacial a la que representan, la quese expresa por medio de un modelo espacial que proporciona una descripción cuantitativa de laconcentración del contaminante a través del lugar, y en base a este modelo se toman todas las decisionessubsecuentes con respecto a la restauración.

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TITULOS PUBLICADOS

Cuaderno de Investigación No. 1, Bases de Datos para la Estimación del Riesgo Sísmico en la Ciudad de México; Mario Ordaz,Roberto Meli, Carlos Montoya Dulché, Lorenzo Sánchez y L. E. Pérez Rocha.

Cuaderno de Investigación No. 2, Transporte, Destino y Toxicidad de Constituyentes que hacen peligroso a un residuo; María

Esther Arcos Serrano, Josefina Becerril Albarrán, Margarita Espíndola Zepeda, Georgina Fernández Villagómez y María Eugenia

Navarrete Rodríguez.

Cuaderno de Investigación No. 3, Procesos Fisicoquímicos para Estabilización de Residuos Peligrosos; Margarita YolandaEspíndola Zepeda y Georgina Fernández Villagómez.

Cuaderno de Investigación No. 4, Retlexiones sobre las Inundaciones en México; Ramón Domínguez Mora, Martín JiménezEspinosa, Fermín García Jiménez y Marco Antonio Salas Salinas.

Cuaderno de Investigación No. 5, Modelo Lluvia-Escurrimiento; Ramón Domínguez Mora, Martín Jiménez Espinosa, FermínGarcía Jiménez y Marco Antonio Salas Salinas.

Cuaderno de Investigación No. 6, Comentarios sobre las Normas Industriales Japonesas de la Calidad del Concreto; Prácticade Diseño y Construcción en el Japón; Editados por: Motoji Saito y Hideaki Kitajima; Traducidos por: Keiko Sizuki y Revisadospor: Sergio M. Alcocer.

Cuaderno de Investigación No. 7, Comentarios sobre las Normas Industriales Japonesas de la Calidad de Agregados paraConcreto; Editados por: Motoji Saito y Hideaki Kitajima; Traducidos por: Keiko Sizuki y Revisados por: Sergio M. Alcocer.

Cuaderno de Investigación No. 8, Report on January 17, 1994 Northrigde Earthquake Seismological and Engineering Aspects;Estudio de Campo; Takeshi Mikumo, Carlos Gutiérrez, Kenji Kikuchi, Sergio M. Alcocer y Tomás A. Sánchez.

Cuaderno de Investigación No. 9, Application of FEM (Finite Element Method) to RC (Reinforced Concrete) Structures;Investigaciones sobre Sismología e Ingeniería Sísmica en el Japón; Hiroshi Noguchi.

Cuaderno de Investigación No. 10, Japanese Press Design Guidelines for Reinforced Concrete Buildings; Práctica de Diseño

y Construcción en el Japón; Shunsuke Otani.

Cuaderno de Investigación No. 11, Development of Advanced Reinforced Concrete Buildings Using High -Strength Concreteand Reinforcement -New Construction Technology in Japan - ; Investigaciones sobre Sismología e Ingeniería Sísmica en el Japón;Shunsuke Otani.

Cuaderno de Investigación No. 12, Red de Observación Sísmica del CENAPRED Registros Acelerográficos obtenidos durante1993; Bertha López Najera, Roberto Quaas Weppen, Salvador Medina Morán, Enrique Guevara Ortiz y Ricardo GonzálezFragoso.

Cuaderno de Investigación No. 13, Normas de Diseño para Estructuras de Mampostería del Instituto de Arquitectura del Japón;Práctica de Diseño y Construcción en el Japón: Traducción: Koji Yoshimura, Kenji Kikuchi y Tomás A. Sánchez.

Cuaderno de Investigación No. 14, Informe del Estado Actual de las Edificaciones dañadas durante el sismo de Michoacán de1985 en la zona epicentral (revisión de los métodos de reparación y refuerzo empleados) - Informe sobre las ciudades de LázaroCárdenas e Ixtapa/Zihuatanejo-; Estudios de Campo; Shunsuke Otani, Kenji Kikuchi, Sergio M. Alcocer y Oscar López B.

Cuaderno de Investigación No. 15, A study Nonlinear finite element analysis of confined masonry walls; Kasuhiko Ishibashiy Hideo Kastumata.

Cuaderno de Investigación No. 16, Deterministic inverse approaches for near-source high-frecuency strong motion; Masahiro¡ida.

Cuaderno de Investigación No. 17, Seguridad Sísmica de la Vivienda Económica; R. Meli, S. M. Alcocer, L. A. Díaz Infante,T. A. Sánchez, L. E. Flores, R. Vázquez del Mercado y R. R. Díaz.

Cuaderno de Investigación No. 18, Sismicidad y movimientos fuertes en México: Una visión actual; Shri K. Singh y MarioOrdaz.

Cuaderno de Investigación No. 19, Red de Observación Sísmica del CENAPRED Registros Acelerográficos obtenidos durante1990; Bertha López Najera, Roberto Quaas Weppen, Salvador Medina Morán, Enrique Guevara Ortiz y Ricardo GonzálezFragoso.

Cuaderno de Investigación No. 20, Red de Observación Sísmica del CENAPRED Registros Obtenidos durante 1991; BerthaLópez Najera, Roberto Quaas Weppen, Salvador Medina Morán, Enrique Guevara Ortiz y Ricardo González Fragoso.

Cuaderno de Investigación No. 21, Red de Observación Sísmica del CENAPRED Registros Obtenidos durante 1992; BerthaLópez Najera, Roberto Quaas Weppen, Salvador Medina Morán, Enrique Guevara Ortiz y Ricardo González Fragoso.

Cuaderno de Investigación No. 22, Development of New Reinforced Concrete Structures; Hiroyuki Aoyama.

Cuaderno de Investigación No. 23, Respuesta Sísmica de Edificios de Mampostería desplantados en suelo blando; Roberto DuranHernández y Eduardo Miranda Mijares.

Cuaderno de Investigación No. 24, Erosión de Laderas; Fermín García Jiménez, Oscar Fuentes Mariles y Jesús Gracia Sánchez.

Cuaderno de Investigación No. 25, Espectros de Diseño Sísmico para limitar el daño estructural; M. Ordaz y E. Faccioli.

Cuaderno de Investigación No. 26, Escurrimientos en ríos y volúmenes de inundación por desbordamiento; Oscar ArturoFuentes Mariles, Marco Antonio Salas Salinas, Martín Jiménez Espinosa, María Teresa Vázquez Conde y Fermín García Jiménez.

Cuaderno de Investigación No. 27, Muestreo y caracterización de Residuos Peligrosos; María Eugenia Navarrete Rodríguezy Josefina Becerril Albarrán.

Cuaderno de Investigación No. 28, Avenidas de diseño para presas de gran capacidad; María Teresa Vázquez Conde, MartínJiménez Espinosa, Ramón Domínguez Mora y Oscar Fuentes Mariles.

Cuaderno de Investigación No. 29, Tecnologías de Tratamiento para la descontaminación de suelos; Carlos Manuel IbarraranDíaz, María Esther Arcos Serrano, Cecilia Izcapa Treviño y Georgina Fernández Villagómez.

Cuaderno de Investigación No. 30, Red de Observación Sísmica del CENAPRED, Registros Acelerográficos obtenidos durante1994; López B., Quaas R., Medina S., Guevara E. y González R.

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Cuaderno de Investigación M 27 'Muestreo y caracterización de residuos peligrosos",se terminó de imprimir en Febrero de 1996 en los Talleres Gráficos de México.

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Betancourt y Violeta Ramos Radilla.

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