Introdución á monitorización ambiental

Vicerreitoría de eStUdaNteS, cUltUra e ForMaciÓN coNtiNUa Unha colección orientada a editar materiais docentes de calidade e pensada para apoiar o traballo do profesorado e do alumnado de todas as materias e titulacións da universidade Máster en Enxeñaría Ambiental Instrumentación e Monitorización Ambiental Mª Carmen Barciela Alonso Elena Mª Peña Vázquez 1 Introdución á monitorización ambiental 9788498 879575 Departamento de Química Analítica, Nutrición e Bromatoloxía Facultade de Química Introdución á monitorización ambiental 1 Mª Carmen Barciela Alonso Elena Mª Peña Vázquez Departamento de Química Analítica, Nutrición e Bromatoloxía Facultade de Química ADVERTENCIA LEGAL: reservados todos os dereitos. Queda prohibida a duplicación, total ou parcial desta obra, en calquera forma ou por calquera medio (elec-trónico, mecánico, gravación, fotocopia ou outros) sen consentimento expreso por escrito dos editores. Dep. Legal: C 56 - 2013 ISBN 978-84-9887-957-5 © Universidade de Santiago de Compostela, 2013 Esta obra atópase baixo unha licenza Creative Commons BY-NC-SA 3.0. Calquera forma de reprodución, distribución, comunicación pública ou transformación desta obra non incluída na licenza Creative Commons BY-NC-SA 3.0 só pode ser realizada coa autorización expresa dos titulares, salvo excepción prevista pola lei. Pode acceder Vde. ao texto completo da licenza nesta ligazón: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/legalcode.gl Deseño Unidixital Servizo de Edición Dixital da Universidade de Santiago de Compostea Edita Vicerreitoría de Estudantes, Cultura e Formación Continua da Universidade de Santiago de Compostela Servizo de Publicacións da Universidade de Santiago de Compostela Imprime Unidixital UNIDADE DIDÁCTICA I. Introdución á monitorización ambiental 3 MATERIA: Instrumentación e monitorización ambiental. TITULACIÓN: Máster en Enxeñería Ambiental. PROGRAMA XERAL DO CURSO Localización da presente unidade didáctica Unidade I. Introdución á monitorización ambiental. Mostraxe ambiental: Tipos de mostras e tipos de mostraxe Plans e protocolos de mostraxe ambiental Toma de mostra de aire Obtención de mostras representativas Selección de aparatos para a mostraxe Unidade II. Técnicas Espectroscópicas usadas en monitorización ambiental. Espectroscopía de Absorción Molecular: UV-Vis, IR, FT-IR, DOAS Espectroscopía de Emisión Molecular: fluorescencia, fosforescencia e quimioluminiscencia Espectroscopía Atómica: absorción, emisión e fluorescencia Unidade III. Técnicas Cromatográficas usadas en monitorización ambiental. Fundamento e clasificación das técnicas cromatográficas Cromatografía de líquidos: tipos e aplicacións ambientais Cromatografía de gases: aplicacións ambientais Unidade IV. Sensores en monitorización ambiental. Introdución Condicións que debe cumprir un sensor Clasificación dos sensores: electroquímicos, ópticos, piezoeléctricos e termistores Biosensores: principios de biorecoñecemento Aplicacións na monitorización de auga e do aire Unidade V. Sensores remotos. Fundamento Clasificación e configuracións dos sensores remotos Sensores remotos de camiños integrados Sensores remotos de resolución de recorridos Unidade VI. Medida de emisións atmosféricas. Introdución Mostraxe en cheminea: parámetros a optimizar Representatividade da mostra Selección de equipos de medida Calibración Métodos analíticos estándar Unidade VII. Medida da Calidade do Aire. Clasificación dos contaminantes. Clasificación dos contaminantes Medida e identificación de partículas Medida e identificación de aerosois Análises de gases Redes de vixía da contaminación atmosférica 4 - UNIDADE DIDÁCTICA I. Introdución á monitorización ambiental Unidade VIII. Instrumentación meteorolóxica Introdución á medida das variables meteorolóxicas Medida da temperatura Medida de presión Medida do vento Medida da radiación Medida de humidade atmosférica Estacións meteorolóxicas automáticas: Normas UNE para a instalación de estacións automáticas e sensores Normas UNE para a adquisición de datos nas estacións automáticas UNIDADE DIDÁCTICA I. Introdución á monitorización ambiental 5 ÍNDICE Presentación ....................................................................................... 7 Os obxectivos ..................................................................................... 8 Os principios metodolóxicos ............................................................ 9 Os contidos ......................................................................................... 10 1. Introdución ...................................................................... 10 2. Mostraxe ambiental ........................................................ 10 2.1. Problemas da mostraxe .................................. 10 2.2. Mostra e poboación ........................................ 10 2.3. Control de calidade da mostraxe .................... 10 2.4. Tipos de mostras e de mostraxe .................... 10 2.5. Plan de mostraxe do aire ................................ 10 3. Mostraxe do aire ............................................................. 10 3.1, Programas de monitorización ......................... 10 3.2. Principios de mostraxe ambiental ................... 10 3.2.1. Consideracións preliminares ............. 11 3.2.2. Métodos e equipos de mostraxe ....... 11 Actividades propostas ..................................................................... 11 Avaliación da UD ..................................................................... 12 Anexos ..................................................................... 12 Anexo 1 ..................................................................... 12 Anexo 2 ..................................................................... 13 Anexo 3 ..................................................................... 14 Bibliografía ..................................................................... 16 6 - UNIDADE DIDÁCTICA I. Introdución á monitorización ambiental UNIDADE DIDÁCTICA I. Introdución á monitorización ambiental 7 PRESENTACIÓN O Máster de Enxeñería Ambiental é un Máster de 90 créditos ECTS, que se imparte na Escola Técnica Superior de Enxeñería (ETSE) da Universidade de Santiago de Compostela. A distribución dos 90 ECTS realízase nun período de 18 meses. No primeiro ano (60 ECTS) impártense cinco módulos, que se distribúen dende setembro a xullo. No segundo ano (30 ECTS), nos dous primeiros meses impártense as clases teóricas do módulo seis e o resto dos meses dedícanse a realización do Proxecto Fin de Máster. Os módulos impartidos no Máster son os que se indican a continuación: Primeiro ano: Módulo I: Fundamentos Módulo II: Tratamento de Augas Módulo III: Monitorización e Redución da Contaminación Atmosférica Instrumentación e Monitorización Ambiental (IMA) Medio Ambiente e Redución de Emisións Técnicas de Análise Territorial Laboratorio de Modelización Módulo IV: Recuperación de Solos e Xestión de Residuos Módulo V: Prácticas externas Segundo ano: -Módulo VI: Xestión Ambiental -Módulo VII: Proxecto Fin de Máster A materia de Instrumentación e Monitorización Ambiental é una materia obrigatoria de 3 ECTS do Módulo III (Monitorización e Redución da Contaminación Atmosférica). Os contidos impartidos en IMA introducen ao alumno nas diferentes técnicas instrumentais empregadas na monitorización ambiental, dende a etapa de mostraxe ata a análise das mostras no laboratorio. Esta unidade didáctica é a primeira das unidades impartidas nesta materia. Nesta unidade faise en primeiro lugar unha introdución á monitorización ambiental para pasar, en segundo lugar, a explicar o proceso de mostraxe ambiental. A etapa de mostraxe é unha das primeiras etapas do proceso analítico e unha das máis importantes. Unha etapa de mostraxe mal planificada levará á obtención de resultados erróneos no proceso analítico. A unidade didáctica impartirase en 6 sesións (50 minutos cada unha) distribuídas en clases maxistrais, clases interactivas de seminario e titorías obrigatorias. Os contidos desenvolvidos nesta unidade están relacionados cos contidos das outras sete unidades didácticas da materia xa que as técnicas empregadas tanto na etapa de mostraxe como de preparación da mostra serán seleccionadas en función das técnicas instrumentais que se empreguen para a determinación dos diferentes contaminantes. 14 - UNIDADE DIDÁCTICA I. Introdución á monitorización ambiental UNIDADE DIDÁCTICA I. Introdución á monitorización ambiental 15 Anexo 3 Exemplo de cuestionario de avaliación da unidade didáctica: 1. ¿Cal das seguintes definicións corresponden a mostras complexas? a) Calquera porción da poboación ten igual oportunidade de ser elixida. b) Son porcións da poboación obtidas de subpartes identificadas. c) Son tomadas de forma sistemática para controlar unha hipótese sistemática. d) Son combinacións de mostras individuais que en conxunto representan a media global. e) Ningunha das respostas anteriores é correcta. 2. Indicar cal das seguintes informacións relativas á mostraxe é correcta: a) Na mostraxe sistemática o número de mostras é grande e a desviación relativa é grande. b) Na mostraxe aleatoria o número de mostras recollidas e a desviación estándar son grandes. c) Na mostraxe dirixida o número de mostras é pequeno e a desviación estándar relativa é grande. d) Ningunha das anteriores é falsa. 3. Unha fonte de mostraxe é: a) Recollida da mostra antes de que o contaminante saia da fonte de emisión. b) Recollida da mostra de aire ambiental. c) Unha mostra homoxénea. d) Ningunha da respostas anteriores é correcta. 4. Nunha mostraxe isocinética, a) A velocidade de recollida da mostra debe ser sempre superior á velocidade de saída dos gases do foco emisor para que a mostra sexa representativa. b) A velocidade de recollida da mostra debe ser sempre inferior á velocidade de saída dos gases do foco emisor para que a mostra sexa representativa. c) A velocidade de recollida da mostra debe ser sempre igual á velocidade de saída dos gases do foco emisor para que a mostra sexa representativa. d) Pódese recoller a calquera fluxo. 5. Na mostraxe activa: a) Colectan un contaminante específico por medio dunha adsorción ou absorción nun substrato químico seleccionado durante un tempo medio. b) É necesario bombear a mostra a través dun medio de colección físico o químico. 16 - UNIDADE DIDÁCTICA I. Introdución á monitorización ambiental c) A análise do contaminante é sempre a tempo real. d) Só nos dan información da concentración media en longos períodos de tempo. BIBLIOGRAFÍA 1. Bibliografía básica BAIULESCU, G.E., DUMITRESCU, P., ZUGRAVESCU, P. GH. (1991): Sampling, Ellis Horwood Series in Analytical Chemistry. BARCELÓ, D.,(2000) Sample Handling and Trace Analysis of Pollutants. Elsevier. CHUNLONG ZHANG (2007) Fundamentals of Environmental Sampling and Analysis, Wiley. FIFIELD,F.W., HAINES, P.J. (2000) Environmental Analytical Chemistry. Blackwell Sience KEITH, L.H., (1991) Environmental Sampling and Analysis. Lewis Publishers, INC. NEVERS, N.,(2000) Air Pollution Control Engineering. Mac Graw Hill. OROZCO BARRENETXEA, C., PÉREZ SERRANO, A., GONZÁLEZ DELGADO M.N., RODRÍGUEZ VIDAL F.J., ALFAYATE BLANCO J.M., (2003) Contaminación Ambiental, una visión desde la Química. Thomson. QUEVAUVILLER P.H.,(2008) Quality Assurance in Environmental Monitoring: Sampling and Sample Pretreatment. VCH. 2. Recursos na internet (última consulta 12/7/12)  Environmental Protection Agency (USA): http://www.epa.gov/air/airpollutants.htm/  Xunta de Galicia: http://aire.medioambiente.xunta.es  Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente: http://www.magrama.gob.es/es/calidad-y-evaluacionambiental/temas/default.aspx  Consellería de Medio Ambiente, Territorio e Infraestruturas: http://www.cmati.xunta.es/  Páxina web de casas comerciais onde se amosan vídeos sobre o manexo de diferentes equipos de mostraxe:  www.ams-samplers.com  Vídeo de uso de botellas Niskin para toma de mostra de augas: http://www.youtube.com/watch?v=qNYPCRuwDUM UNIDADE DIDÁCTICA I. Introdución á monitorización ambiental 17  Vídeo sobre o modo de emprego dun equipo de toma de mostra de sedimentos mariños: http://www.youtube.com/watch?v=2WRG_Y1_elQ&feature=related  Vídeo dun equipo de toma de mostra de sedimentos suspendidos: http://www.youtube.com/watch?v=PnSm4hNAJ4Q&feature=related  Vídeo de toma de mostras de aire en chemineas: http://www.youtube.com/watch?v=4Rcl4MOHQ0U  Vídeo de toma de mostras de aire utilizando bolsas Tedlar: http://www.youtube.com/watch?v=h9m8HAhn-R8&feature=related 3. Normativa REAL DECRETO 1796/2003, de 26 de decembro, relativo ao ozono no aire ambiente. REAL DECRETO 1073/2002, de 18 de outubro, sobre avaliación e xestión da calidade do aire ambiente en relación co dióxido de xofre, dióxido de nitróxeno, óxidos de nitróxeno, partículas, chumbo, benceno e monóxido de carbono. Real Decreto 102/2011, de 28 de Xaneiro, relativo á mellora da calidade do aire. Vicerreitoría de eStUdaNteS, cUltUra e ForMaciÓN coNtiNUa Unha colección orientada a editar materiais docentes de calidade e pensada para apoiar o traballo do profesorado e do alumnado de todas as materias e titulacións da universidade Máster en Enxeñaría Ambiental Instrumentación e Monitorización Ambiental Mª Carmen Barciela Alonso Elena Mª Peña Vázquez 1 Introdución á monitorización ambiental 9788498 879575 Departamento de Química Analítica, Nutrición e Bromatoloxía Facultade de Química