MEDICIONES AMBIENTALES

Mayo-2015

Mg. AMANCIO ROJAS FLORES

1

1.- UNIDADES DE CONCENTRACIÓN DE MASA

La concentración química es uno de los determinantes más importantes de

prácticamente todos los aspectos del destino químico: transporte y

tratamiento en los sistemas de la naturaleza y de la ingeniería.

Esto se debe a que la concentración es la fuerza que controla el

movimiento de los químicos dentro de un medio ambiente y entre un medio

ambiente y otro, así como la tasa de muchas reacciones químicas.

Además, la concentración a menudo determina la severidad de efectos

adversos como toxicidad, bioconcentración y cambio climático.

La concentración de los químicos se expresa sistemáticamente en varias

unidades. La selección de las unidades en una situación dada depende del

químico utilizado, de su ubicación (aire, agua o suelo/sedimentos) y de

cómo se utilizará la medida.

2

Por lo tanto, es necesario familiarizarse con las unidades y con los

métodos de conversión. La concentración usualmente se representa

mediante una de las dos posibles categorías que se enumeran en la

tabla1. Los prefijos importantes que hay que conocer son pico (10-12, p),

nano (10-9, n ) , micro (10-6, ), mili (10-3, m) y kilo (10+3 k).

Tabla1.Unidades comunes de concentración

utilizadas en las mediciones ambientales

Representación Ejemplo Unidades típicas

masa química/masa total mg/kg para suelos mg/kg, ppmm

masa química/volumen total mg/L para el agua o el aire mg/L, g/m3

volumen químico/volumen total para fracción de volumen en el aire ppmv

mol químico/volumen total para moles/L en agua M

3

1.1 UNIDADES DE MASA/MASA

Las concentraciones de masa/masa se expresan por lo general como

partes por millón, partes por billón, partes por trillón, etcétera. Por ejemplo,

1 mg de un soluto que se encuentre en 1 kg de solvente es igual a 1 ppmm.

Esta definición es equivalente a la siguiente fórmula general, la cual se

utiliza para calcular concentraciones ppmm de medidas de masa química en

una muestra de masa total mtotal:

)1...(610 totalgenidegppm

)2...(610x

m

mppm

total

im

Las partes por millón por masa (representadas como ppm o ppmm) se

definen como el número de unidades de masa de un químico por millón de

unidades del total de la masa. Por lo tanto, el ejemplo anterior se puede

expresar de manera matemática;

El factor 106 de la ecuación 2 es en realidad un factor de conversión. Tiene

implícitas las unidades de ppmm / fracción de masa (fracción de masa = m/mtotal ),

como se muestra en la ecuación 3:

4

Las concentraciones masa/masa también se pueden reportar con las

unidades mostradas detalladamente (por ejemplo, mg/kg o g/kg).

Definiciones similares se usan en las unidades ppbm, pptm y en

porcentajes por masa. Esto es, 1 ppbm es igual a 1 parte por billón o 1g

de un químico por billón (109) g total, de tal manera que el número de

ppbm de una muestra es igual a mi/mt x 109. Y 1 pptm por lo general

significa 1 parte por trillón (1012).

En suelos y sedimentos, 1 ppmm es igual a 1 mg del contaminante por kg

de sólido (mg/kg) y 1 ppbm es igual a 1g/kg. Análogamente, el porcentaje

por masa es igual al número de gramos de contaminante por 100 g

totales.

)3...(610

masadefraccion

ppmx

m

mppm m

total

im

5

6 6

Ejem1. concentración en el suelo

Se analiza 1Kg de tierra para el solvente químico tricloroetileno (TCE). El

análisis indica que la muestra contiene 5.0 mg de TCE. ¿Cuál es la

concentración en ppmm y en ppbm ?

Solución

gsuelo

gTCE

kgsuelo

mgTCETCE

310

005.0

0.1

0.5

mm ppbppmxgsuelo

gTCExTCE 5000510

105 66

1.2 UNIDADES DE MASA/VOLUMEN: mg/L y g/m3

En el caso de la atmósfera es común el uso de unidades de concentración

de masa por volumen de aire como mg/m3 y g/m3.

En el agua son comunes las unidades de concentración de masa/volumen

de mg/L y g/L.

En la mayoría de los sistemas acuosos, ppmm es equivalente a mg/L. Esto

se debe a que la densidad del agua pura es aproximadamente de 1000 g/L

(ejemplo 2).

La mayoría de las aguas residuales y de la naturaleza se pueden

considerar diluidas, con excepción, quizá, de las aguas marinas, saladas y

de algunos arroyos reciclados.

7

De hecho, la densidad del agua pura es de 1000 g/L a 5°C. A 20° C la

densidad ha disminuido ligeramente a 998.2 g/L. Esta igualdad es

estrictamente verdadera sólo para las soluciones diluidas, en las cuales no

todo el material disuelto contribuye de manera significativa a la masa del

agua, y la densidad total permanece aproximadamente a 1000 g/L.

8 8 8

Ejem2. concentración del agua

Al analizar un litro de agua se encuentra 5.0 mg de TCE. ¿Cuál es la

concentración del TCE en mg/L y ppmm ?

Solución

L

mg

OHL

mgTCETCE

0.5

0.1

0.5

2

Para convertir de ppmm a unidades de masa/masa es necesario convertir el

volumen de agua a la masa de agua. Para ello, dividimos entre la densidad del

agua, que es aproximadamente de 1000 g/L

OHg

OHLx

OHL

mgTCETCE

2

2

2 1000

0.1

0.1

0.5

masadefraccion

ppmx

totalg

TCEx

totalg

mgTCETCE m

66 10100.5

1000

0.5

mppmTCE 0.5

En la mayoría de los sistemas acuosos, mg/L es equivalente a ppmm

2. UNIDADES DE VOLUMEN/VOLUMEN Y DE MOL/MOL

Con frecuencia se usan unidades de fracción de volumen o de fracción de

mol para expresar la concentración de los gases. Las unidades de fracción

de volumen más comunes son las partes por millón por volumen (que se

representan como ppm o ppmv), que se definen como

)4...(610x

V

Vppm

total

iv

en donde:

Vi / Vtotal es la fracción de volumen y 106 es u n factor de

conversión, con unidades de ppmv, por fracción de volumen.

La ventaja de las unidades de volumen/volumen es que las concentraciones

gaseosas que se reportan en estas unidades no cambian conforme el gas se

comprime o se expande. Las concentraciones atmosféricas que se expresan

como masa por volumen (por ejemplo, g/m3) disminuyen a medida que el

gas se expande, debido a que la masa del contaminante permanece

constante pero el volumen aumenta.

Con frecuencia, las unidades de masa/volumen (g/m3 y ppmv,) se usan

para expresar la concentración de los gases 9

10

Ejem3. concentración del aire

¿Cuál es la concentración del monóxido de carbono (CO) expresado en ug/m3

de una mezcla de 10L de gas que contiene 10-6 moles de CO?

Solución

En este caso, las cantidades que se han medido se representan en

unidades mol por el volumen total del químico. Para convertir el químico a

masa por total de volumen, convertimos los moles en masa multiplicando los

moles por el peso molecular del CO.

COmol

COgx

totalL

COmolxCO

28

10

100.1 6

3

2800

m

ugCO

3

366 1010

10

1028

m

Lx

g

COugx

totalL

COmolxCO

2.1 USO DE LA LEY DE LOS GASES IDEALES PARA CONVERTIR ppmv a g/m3

La ley de los gases ideales se puede usar para convertir unidades de

concentración gaseosa masa/volumen a unidades volumen/volumen. La ley

de los gases ideales establece que la presión (P) multiplicada por el

volumen (V) es igual al número de moles (n) por la constante de gas (R) por

la temperatura absoluta (T) en grados Kelvin o Rankine. La conocida fórmula

escrita es

)5...(nRTPV

Se puede expresar la constante universal de los gases ideales, R, de la

ecuación (5) mediante muchos conjuntos de unidades diferentes. A

continuación se enumeran algunos de los valores más comunes de R

0.08205 L-atm/mol-K

8.205 X 10-5 m3-atm/mol-K

82.05 cm3-atm/mol-K

1.99 X 10-3 kcal/mol-K

8.314 J/mol-K

1.987 cal/mol-K

62358 cm3 -torr/mol-K

62358 cm3-mmHg/mol-K 11

La ley de los gases ideales también establece que el volumen que ocupa un

número dado de moléculas de cualquier gas es el mismo, sin importar su

peso molecular ni su composición, a condición de que la presión y la

temperatura se mantengan constantes. La ley de los gases ideales se puede

adaptar para mostrar el volumen que ocupan n moles de gas;

)6...(

P

RTnV

En condiciones normales (P = 1 a tm y T = 273.15 K), 1 mol de cualquier

gas puro ocupará un volumen de 22.4 L. Se puede llegar a este resultado

usando el valor correspondiente de R (0.08205 L-atm/mol-K) y la forma de

la ley de los gases ideales que se usa en la ecuación (6) . A otras

temperaturas y presiones, el volumen varía tal y como lo determina la

ecuación (6).

)7...(

P

RT

M

aV

12

El volumen que ocupa un gas es proporcional al número de moles. Por lo

tanto, la ecuación 4 es equivalente a la ecuación 8:

)8...(610x

totalmoles

imolesppmv

Algunas veces la razón mol (moles í/moles total) se representa como

fracción de sustancia, X. la ecuación 9 muestran cómo se usa la ley de los

gases ideales para convertir concentraciones de g/m3 a ppmv.

)9...(0001

..3 RT

Mppmm

gv

en donde:

M es el peso molecular de las especies químicas,

R es igual a 0.08205 L-atm/mol-K,

T es la temperatura en grados K y

1000 es u n factor de conversión (1000 L = m3 )

Observe que para 0°C, el valor de RT es 22.4 L-atm/mol, en tanto que a

20°C, RT tiene u n valor de 24.2 L atm/mol.

13

14

Ejem4. concentración de gas en fracción de volumen

Una mezcla de gas contiene 0.001 moles de dióxido de sulfuro (SO2 ) y 0.999

moles de aire. ¿Cuál es la concentración de SO2 expresada en unidades

ppmv?

Solución

La concentración en ppmv se determina usando la ecuación: 6

2 102 xV

VSO

total

SO

Para resolverla, convertimos el numero de moles de SO2 a volumen usando la ley de los

gases ideales y el numero total de moles

P

RTxSOmolVSO 2001.0

2

P

RTxtotalmol

P

RTxtotalmolVtotal 000.1001.0999.0

Sustituyendo los términos de volumen por ppmv

62

10

000.1

001.0x

P

RTxtotalmol

P

RTxSOmol

ppmv vv ppmxxtotalL

SOLppm 100010

000.1

001.0 62

15

Ejem5. conversión de la concentración de un gas de ppbv y ug/m3

La medición de la concentración de SO2 , en el aire resulto de 100 ppbv ¿Cuál

es esta concentración en unidades ug/m3 ? Suponer que la temperatura es de

28°C y que la presión es de 1 atm.

Solución

Para lograr esta conversión, usamos la ley de los gases ideales para convertir el

volumen de SO2 , lo que da como resultado unidades de mol/L. esto podrá convertirse

a ug/m3 si se usa el peso molecular del SO2 . Este método se utilizara para desarrollar

una formula general para convertir entre ppmv y ug/m3

airedesolucionm

SOmppmv 39

2

3

10

100100

Ahora convertimos el volumen de SO2 en el numerador a unidades de masa. Esto se

hace en dos pasos. Primero, convertimos el volumen a un numero de moles usando

el formato de la ley de los gases ideales, y la temperatura y presión dados

)301(10205.8

1

10

100

10

1003

539

2

3

39

2

3

KKmol

atmmx

atmx

airedesolucionm

SOm

RT

px

airedesolucionm

SOm

16

3

6

2

2

3

2

6 26010641005.4

m

ug

g

ugx

SOmol

SOgx

airem

SOmolx

En el paso dos, convertimos los moles de SO2 a masa de SO2 usando el

peso molecular del SO2

airem

SOmolx

RT

px

airedesolucionm

SOm3

2

6

39

2

3 1005.4

10

100

3. UNIDADES DE PRESIÓN PARCIAL

En la atmósfera se pueden determinar por separado las concentraciones

de elementos químicos en el gas y en fases de partículas.

Una sustancia se encontrará en su fase gas si la temperatura atmosférica

está por encima de su punto de ebullición (o sublimación) o si su

concentración se ubica por debajo de su presión saturada de vapor a una

temperatura específica.

Todos los constituyentes gaseosos de la atmósfera, más importantes o

menores, tienen puntos de ebullición muy por debajo de la temperatura

atmosférica. Típicamente, la concentración de estas especies se expresa

ya sea como fracciones de volumen (por ejemplo, porcentaje, ppmv, o

ppbv,) o como presiones parciales (unidades de atmósfera).

17

La tabla 2 resume las concentraciones de los constituyentes atmosféricos

más abundantes, incluyendo el dióxido de carbono y el metano.

Tabla 2 Composición de la atmosfera

Compuesto Concentración

(% volumen o mol)

Concentración (ppmv )

Nitrógeno (N2) 78.1 781 000

Oxígeno (O2) 20.9 209 000

Argón (Ar) 0.93 9300

Dióxido de carbono (CO2) 0.038 379

Neón (Ne) 0.0018 18

Helio (He) 0.0005 5

Metano (CH4) 0.000018 1.774

Kriplón (Kr) 0.00011 1.1

Hidrógeno (H2) 0.00005 0.50

Óxido de nitrógeno (N2O) 0.000032 0.319

Ozono (O3) 0.000002 0.020

18

De entre los gases de efecto invernadero, el dióxido de carbono es la

aportación que el hombre hace en mayor medida.

El Panel Intergubemamental del Cambio Climático (IPCC; www.ipcc.ch)

reporta que la concentración mundial de dióxido de carbono en la

atmósfera se incrementó en 379 ppmv, en el año 2005 en relación con los

niveles previos a la Revolución Industrial, que ascendían a 280 ppmv.

Las concentraciones mundiales de metano que se registraron en ese año

alcanzaron los 1774 ppb. Este registro de concentración de metano excede

por mucho el rango natural de 320 a 790 ppbv, que se ha medido en

orificios en el hielo que datan de hace 650 000 de años.

Según el IPCC, es muy posible que este incremento en la concentración

de metano se deba a que se destinan los suelos a la agricultura, al

crecimiento de la población y al uso de energía proveniente de la

combustión de combustibles fósiles.

19

La presión total que ejerce una mezcla de gas se puede considerar como

la suma de las presiones parciales que ejerce cada componente de dicha

mezcla.

La presión parcial de cada componente es igual a la presión que se

ejercería si se retiraran repentinamente todos los otros componentes de

la mezcla.

Es común expresar la presión parcial como Pi donde i se refiere a un gas

en particular. Por ejemplo, la presión parcial del oxígeno en la atmósfera

Po2 es de 0.21 atm.

las fracciones de presión son idénticas a las fracciones de sustancia (y a

las fracciones de volumen). Por esta razón, la presión parcial se puede

calcular como el producto de la fracción de sustancia o la fracción de

volumen y la presión total. Por ejemplo:

totaliv

totali

xPppm

PxciasusdefraccionovolumendefraccionP

610

tan,

…(10)

20

Además, si se adapta la ecuación 10, se pueden calcular los valores de ppmv a

partir de presiones parciales de la siguiente manera:

)11...(610x

P

Pppm

total

iv

Es posible entonces añadir la presión parcial a la lista de tipos de unidad que se usan

para calcular ppmv.

21

4. UNIDADES DE MOL/VOLUMEN

Las unidades mol por litro (molaridad, M) se usan para dar cuenta de las

concentraciones de los compuestos disueltos en el agua. Se define

molaridad como el número de moles dé un compuesto en un litro de

solución. Se dice que son molares las concentraciones que se expresan en

estas unidades.

No se debe confundir la molaridad, M , con la molalidad, m. La molaridad

se usa generalmente en los cálculos de equilibrio. La molalidad es el

número de moles de una solución que se añaden a exactamente 1L de

solvente. Por lo tanto, el volumen real de una solución molar es

ligeramente mayor que 1L.

Es más probable que se use la molalidad al referirse a las propiedades

del solvente, como los puntos de ebullición y congelación. Por lo tanto,

su uso es muy raro en situaciones relacionadas con el medio ambiente.

22

5. OTRO TIPO DE UNIDADES

Las concentraciones también se pueden expresar como normalidad, como

constituyente común o representadas por su efecto.

5.1 NORMALIDAD

Típicamente se usa la normalidad (equivalentes/L) para definir la química

del agua, especialmente en instancias en las que se involucran

reacciones ácido-base y reacciones de óxido-reducción. La normalidad

también se usa con frecuencia en el laboratorio durante las medidas

analíticas de los constituyentes del agua.

Es útil reportar la concentración en una base equivalente porque si dos

especies químicas reaccionan y ambas tienen la misma fuerza en una

base equivalente, 1 mL de volumen del reactivo número 1 reaccionará

con 1mL de volumen del reactivo número 2

23

En la química ácido-base, el número de equivalentes por mol de ácido es

igual al número de moles de H+ que el ácido puede donar potencialmente.

Por ejemplo, el HCl tiene 1 equivalente/mol, el H2SO4 tiene 2 equivalentes/mol y el

H3PO4 tiene 3 equivalentes/mol.

De la misma manera, el número de equivalentes por mol de una base es

igual al número de H+ que reaccionarán con 1 mol de la base.

Así, el NaOH tiene 1 equivalente/mol, la CaCO3 tiene 2 equivalentes/mol y

el PO43- tiene 3 equivalentes/mol.

En las reacciones de óxido-reducción, el número de equivalentes se

relaciona con el número de electrones que una especie dona o acepta.

Por ejemplo, el número de equivalentes del Na+ es 1 (donde e- es igual a un

electrón) porque Na Na+ + e- .

24

Igualmente, el número de equivalentes para el Ca2+ es 2 porque Ca Ca2+ +

2e- . Se define el peso equivalente (en gramos (g) por equivalente (eqv)) de

una especie como el peso molecular de la especie dividida entre el número

de equivalentes de la especie (g/mol dividida entre eqv/mol es igual a g/eqv).

Todas las soluciones acuosas se deben mantener con una carga neutral.

Otro modo de decirlo es que la suma de todos los cationes en una base

equivalente debe ser igual a la suma de todos los aniones en una base

equivalente.

Por lo tanto, las muestras de agua se pueden verificar para determinar si

hay algo incorrecto en los análisis o si falta algún constituyente.

25

5.2 Concentración como un constituyente común

La concentración se puede expresar como u n constituyente común y por

lo tanto, incluye las contribuciones de varios compuestos químicos. Los

gases de efecto invernadero, el nitrógeno y el fósforo son químicos cuyas

concentraciones típicamente se reportan como constituyentes comunes.

Por ejemplo, el fósforo puede estar presente en un lago o en los desagües bajo

formas inorgánicas llamadas ortofosfatos (H3PO4, H2PO4, HPO42-, PO4

3-, HPO42--

complejos), polifosfatos (por ejemplo, H4P2O7 , y H3P3O102-), metafosfatos (por

ejemplo, HP3O92-) y/o fosfatos orgánicos.

Debido a que el fósforo se puede transformar químicamente en todas estas

formas, es lógico que a veces se reporte el total de la concentración de P

sin especificar cuál o cuáles de sus formas son las que están presentes.

26

Por lo tanto, se convierte a mg P/L la concentración de cada forma

individual de fósforo, usando el peso molecular de la especie individual ,

el peso molecular de P (que es 32) y simple estequiometria.

Se pueden sumar tales concentraciones convertidas de cada especie

individual para determinar el total de concentración de fósforo. Se reporta

entonces la concentración en unidades mg/L de fósforo (escrito como mg

P/L, mg/L de P, o bien, mg/L P.

La alcalinidad y dureza del agua típicamente se reportan al determinar

todas las especies individuales que contribuyen ya sea a la alcalinidad o

a la dureza, y luego se convierte cada una de estas especies en

unidades mg de CaCO3 /L y finalmente se suma la contribución de cada

una. Por lo tanto, es típico expresar la dureza en mg/L de CaCO3.

La dureza del agua se debe a la presencia de cationes bivalentes. Ca2+

y Mg2+ son, por mucho, los cationes bivalentes más abundantes en las

aguas naturales, aunque también el Fe2+ el Mn2+ y el Sr2+ pueden

contribuir.

27

Para hallar el total de la dureza del agua, sume las contribuciones de todos

los cationes bivalentes tras haber convertido sus concentraciones a un

constituyente común.

)13...(22

2

/

50CaCOcon

L

mg

eqvgenMdeeqvpesox

L

mgenM

El número 50 en la ecuación 13 representa el peso equivalente del

carbonato de calcio (100 g de CaC03/2 equivalentes). Los pesos

equivalentes (en unidades g/eqv) de los otros cationes bivalentes son Mg ,

24/2; Ca, 40/2; Mn , 55/2; Fe, 56/2 y Sr, 88/2.

Para convertir la concentración a cationes específicos (de mg/L) a dureza (a

mg / L de CaCO3) se utiliza la siguiente expresión, en la que M2+ representa

un catión bivalente:

28

El Protocolo de Kyoto regula los seis gases de efecto invernadero más

importantes. Fue adoptado en Kyoto, Japón, en diciembre 11 de 1997, y

entró en vigor en febrero 16 de 2005. Establece objetivos para 37 países

industrializados y la Unión Europea, y los compromete a reducir sus

emisiones de gases de efecto invernadero. Cada gas tiene una capacidad

diferente para absorber el calor de la atmósfera (el forzante radiactivo),

por lo que sus efectos en el calentamiento global difieren.

El índice de potencial de calentamiento global (GWP) es un

multiplicador que se usa para comparar las emisiones de diferentes gases

de efecto invernadero con un constituyente común, en este caso el dióxido

de carbono. Se determina el GWP con base en un periodo establecido,

típicamente 100 años, de los cuales resulta el forzante radiactivo de cada

gas específico. El GWP permite a los políticos comparar las emisiones y la

reducción de gases específicos.

29

Los equivalentes de dióxido de carbono son una medida métrica que se usa

para comparar las emisiones masivas de gases de efecto invernadero con base

en un constituyente común, de acuerdo con el potencial de calentamiento global

específico de cada gas. Sus unidades tienen a la masa como base y

típicamente contienen millones de toneladas métricas de equivalentes de

dióxido de carbono. La tabla 3 muestra los índices del potencial de

calentamiento global de seis de los más importantes gases de efecto

invernadero.

Tabla 3

índices del potencial de calentamiento global que se usan para convertir las

emisiones masivas de gases de efecto invernadero a equivalentes de dióxido

de carbono (Co2e) a 100 años

Tipo de emisión Multiplicador de equivalentes de CO2

(CO2e)

Dióxido de carbono 1

Metano 25

Óxido nitroso 298

Hidrofluorocarbonos (HFC) 124-14800 (depende del HFC específico)

Pertluorocarbonos (PFC) 7390-12200 (depende del PFC específico)

Hexafluoruro de azufre (SF6.) 22800

30

Observe que las emisiones de masa equivalentes de dos gases de efecto

invernadero no tienen el mismo impacto en el calentamiento global.

Por ejemplo, en la tabla 3 se puede ver que la emisión de 1 tonelada de metano es

igual a la emisión de 25 toneladas de dióxido de carbono.

En ocasiones se reportan las emisiones de gases de efecto invernadero

como equivalentes de carbono. En este caso, la masa de los equivalentes

de dióxido de carbono se multiplica por 12/44 para obtener los equivalentes

de carbono.

31

El multiplicador 12/44 es el peso molecular del carbono (C) dividido entre

el peso molecular del dióxido de carbono (CO2). La tabla 4 muestra las

emisiones de algunos gases de efecto invernadero relevantes en Estados

Unidos en unidades de CO2, equivalentes (abreviados CO2e).

Fuente: Datos de la EPA, 2006.

Tabla 4. Emisiones de gases de efecto invernadero en Estados Unidos,

Provenientes de fuentes relacionadas con el medio ambiente

Fuente (gas) CO2 equiv.

(Tg)

Fuente (gas) CO2 equiv.

(Tg)

Combustión de combustibles fósiles (CO2) 5656.6 Manejo de la tierra cultivable (N2O) 261.5

Producción de hierro y acero (CO2) 51.3 Uso de estiércol (N2O) 17.7

Manufactura de cemento (CO2) 45.6 Aguas negras (N2O) 16.0

Combustión de los desechos sólidos

municipales (CO2)

19.4 Combustión de los desechos

Municipales (N2O)

0.5

Manufactura y consumo de carbonato

de sodio (CO2)

4.2 Combustión móvil (N2O) 42.8

Vertederos (CH4) 140.9 Combustión estacionaria (N2O) 13.7

Uso de estiércol (CH4) 39.4 Sustitución de las sustancias que

agotan el ozono (HFC, PFC, SF6)

103.3

Tratamento de aguas residuales (CH4) 36.9 Transmisión y distribución de la

electricidad (HFC , PFC, SF6)

13.8

Cultivo de arroz (CH4) 7.6 Manufactura de semiconductores

(HFC, PFC, SF6)

4.7

32

INVENTARIO DE EMISIONES DEL PERU

El inventario de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) detalla, por

fuente , la cantidad de gases GEI emitidos a la atmosfera durante un año.

33

34

35

5.3 Reportar concentraciones de partículas en aire y agua

La concentración de partículas en una muestra de aire se determina al

pasar a través de u n filtro cierto volumen conocido de aire (por ejemplo,

varios miles de m3). Se puede determinar el incremento del peso del filtro

derivado de la recolección de partículas. Al dividir este valor entre el

volumen de aire que atravesó el filtro se obtiene la concentración del total

de partículas suspendidas (TSP) en unidades g/m3 o g/m3.

En el caso de los sistemas acuíferos y de la determinación analítica de

metales, se distingue la fase sólida mediante la filtración con el uso de un

filtro de apertura de 0.45 m. Típicamente, este tamaño determina la

diferencia entre las fases disueltas y partícula. Para la calidad del agua, los

sólidos se dividen en fracciones disuelta y suspendida. Esto se realiza

mediante la combinación de procedimientos de filtración y de evaporación.

Cada uno de estos dos tipos de sólidos puede desglosarse aún más hasta

llegar a fracciones fijas y volátiles.

La figura 2 muestra las diferencias analíticas entre el total de sólidos, total

de sólidos suspendidos, total de sólidos disueltos y sólidos volátiles

suspendidos. 36

Figura 2. Diferencia analíticas entre el total de partículas sólidas (TS), total

de partículas sólidas suspendidas (TSS), partículas suspendidas

volátiles (VVS) y total de partículas disueltas (TDS).

37

El total de partículas (TS) se determina al colocar en una placa una

muestra de agua, que se haya mezclado bien, y cuyo volumen sea

conocido y luego evaporar el agua entre 103° C y 105° C. El incremento en

e l peso del disco se debe al total de partículas, para determinarlo, divida el

incremento en la ganancia del peso del disco entre el volumen de la

muestra. Las concentraciones típicamente se reportan en mg/L.

Para determinar el total de partículas disueltas (TDS) y el total de

partículas sólidas suspendidas (TSS), primero pase por un filtro de fibra

de vidrio de 2 una muestra que se haya mezclado bien y cuyo volumen

conozca. Las partículas suspendidas son las que quedaron atrapadas en el

filtro. Para conocer la concentración de TSS, seque el filtro a una

temperatura entre los 103°C y los 105°C, determine el incremento del peso

en el filtro, y luego divida esta ganancia entre el volumen de la muestra. Los

resultados se dan en mg/L.

Las partículas suspendidas que se han recopilado en el filtro pueden

dañar los ecosistemas acuáticos, ya que impiden que penetre la luz , o

bien, porque actúan como una fuente de nutrientes o como materia

orgánica que agota el oxígeno. Además, el agua que contiene muchas

partículas suspendidas puede ser inapropiada para el consumo humano o

para nadar. 38

Se determina el total de partículas disueltas TDS al filtrar una muestra,

luego se seca el filtró entre 103° C y 105° C y después se calcula cuánto

ganó en peso el disco. Esta ganancia en peso se divide entre el volumen de

la muestra, lo que da la concentración TDS expresada en mg/L. La

composición de las partículas disueltas tiende a ser menos orgánica y

consiste en cationes y aniones disueltos. Por ejemplo, las agua duras tienen

un alto contenido de partículas disueltas.

Tanto las TS, como las TDS y las TSS se pueden descomponer aún más

hasta llegar a una fracción fija volátil. Por ejemplo, la porción volátil del TSS

se denomina partículas suspendidas volátiles (VSS), y la porción fija se

llama partículas suspendidas fijas (FSS). La manera de determinar las

fracciones volátiles de una muestra consiste en llevarlas al horno a 500° C

(±50° C). La pérdida de peso que se deriva de la alta temperatura de

ignición brinda la fracción volátil, y la fracción fija es lo que queda en la

muestra tras la ignición.

En el tratamiento de aguas negras se usan las partículas suspendidas o las

fracciones volátiles de las partículas suspendidas para medir el número de

microorganismos en el proceso de tratamiento biológico. La figura 3

muestra cómo relacionar la determinación de las partículas varias.

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Figura3. Relación entre las diversas medidas de

partículas en muestra acuosas

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Por ejemplo, si se miden el total de partículas sólidas suspendidas

TSS y las partículas volátiles suspendidas VSS, la diferencia entre

ellas determina las partículas suspendidas fijas FSS.

5.4 Representación por efecto

En algunos casos no se usa en absoluto la concentración real de una

sustancia específica, especialmente en presencia de químicos que no están

bien definidos en una mezcla (por ejemplo, en las aguas negras sin tratar).

En lugar de eso, se usa la representación por efecto. Mediante este

enfoque, la fuerza de la solución o mezcla se define como algún factor

común del que dependan todos los químicos de la mezcla.

Ejemplo de ello es el agotamiento de oxígeno de la descomposición biológica y

química de una muestra química.

En el caso de ciertos desechos que contienen material orgánico, es más

conveniente reportar el efecto en unidades del miligramo de oxígeno que

se pueden consumir por litro de agua, en lugar de identificar los cientos de

compuestos individuales; que pueden estar presentes.

Esta unidad se refiere ya sea a la demanda bioquímica de oxígeno

(DBO) o a la demanda química de oxígeno (DQO).

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