1.  INTRODUCCIÓN

 

1.1           ANTECEDENTES

 

Las plantas de tratamiento públicas (POTWs) comúnmente transportan y tratan las aguas residuales de usuarios industriales.  Como resultado, los empleados de las POTWs pueden sufrir riesgos de seguridad o salud causados por exposición a materiales peligrosos en estas aguas residuales.  Dichos efectos contra la salud incluyen náusea, dolor de cabeza, mareos, irritación de la piel, dificultades respiratorias e incluso cáncer o muerte súbita.  (Ver Tabla 1-1.)  Los gases y vapores que se forman o acumulan en el sistema de colección o que se volatilizan en la planta de tratamiento pueden presentar un serio riesgo de incendio o explosión.  (Ver Tabla 1-2.)

 

Reconociendo que la exposición de los trabajadores de las POTWs a químicos tóxicos y reactivos es un problema serio de salud y seguridad, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) promulgó reglamentos para requerir que las POTWs identifiquen y controlen las exposiciones potenciales en aguas residuales industriales que son reactivas o que crean gases y vapores tóxicos.  En 1978, la EPA promulgó los Reglamentos Generales de Pretratamiento (40 CFR [Código de Reglamentos Federales] Parte 403) para controlar las descargas industriales en las POTWs que dañan el sistema de colección, interfieren con las operaciones de la planta de tratamiento, limitan las opciones de desecho de lodo de alcantarilla o pasan hacia las aguas receptoras sin recibir tratamiento adecuado.  El 24 de Julio de 1990, la EPA enmendó los Reglamentos Generales de Pretratamiento para responder a los resultados y recomendaciones del Reporte del Congreso Sobre la Descarga de Aguas Peligrosas en las Plantas de Tratamiento Públicas (el “Estudio Sobre Alcantarillado Doméstico”), el cual identificó maneras de reforzar el control de residuos peligrosos descargados en las POTWs.  Las enmiendas agregan dos prohibiciones que tratan de la salud y seguridad del trabajador(a) de la POTW a las prohibiciones específicas de descargas que se aplican a todos los descargadores no domésticos de las POTWs.  En 40 CFR 403.5(b)(1) y 403.5(b)(7) respectivamente, los nuevos reglamentos prohíben:

 

(1)           contaminantes que causen peligro de incendio o explosión en la POTW, incluyendo, pero no limitándose a corrientes de residuos con un punto de inflamación con cubierta cerrada de menos de 140°F ó 60°C usando los métodos de pruebas especificados en 40 CFR 261.21; y

 

(2)           contaminantes que produzcan gases y vapores tóxicos dentro de la POTW en una cantidad que pueda causar problemas agudos a la salud y seguridad del trabajador(a).

 

Los materiales que causen incendio, explosión o reacción química intensa se conocerán, para los fines de este manual, como materiales “reactivos”.  Los materiales que contienen o generan gases y vapores tóxicos dentro de la POTW se conocerán como materiales “tóxicos por gas/vapor”.  Las definiciones formales de estos términos se encuentran en el Capítulo 2.

 


 

 

TABLA 1.1.  INCIDENTES DE SALUD CAUSADOS POR DESCARGAS INDUSTRIALES A POTW

 

             Fuente(s)

 

   Localidad

 

       Estado

 

Año

 

        Categoría de Usuario Industrial

 

                         Contaminantes

 

                               Síntomas

 

Kominsky, et al. 1980

 

Louisville

 

Kentucky

 

77

 

Manufactura de pesticidas

 

hexaclorociclopentadieno y aceite combustible

 

Irritación de la piel y ojos, dolor de garganta, tos

 

Elia, et al. 1983

 

Memphis

 

Tennessee

 

78

 

Manufactura de pesticidas

 

hexaclorociclopentadieno, clordano, hexaclorobiciclopentadieno

 

Irritación de ojos, garganta, nariz, pulmones y piel

 

Salisbury, et al. 1982

 

Roswell

 

Georgia

 

79

 

No identificado

 

1,1,1-tricloroetano, alifáticos

 

Dolor de cabeza, fatiga, náusea e irritación de ojos, tos

 

USEPA 1986 (DSS)

 

Baltimore

 

Maryland

 

80-85

 

Manufactura de pinturas

 

benceno, tolueno, solventes

 

Náusea

 

USEPA 1986 (DSS)

 

Louisville

 

Kentucky

 

80-85

 

No identificado

 

hexano

 

Náusea

 

USEPA 1986 (DSS)

 

Mount Pleasant

 

Tennessee

 

80-85

 

Tratamiento de aguas peligrosas

 

orgánicos, metales

 

Náusea

 

USEPA 1986 (DSS)

 

Passaic Valley

 

Nueva Jersey

 

80-85

 

Curtido de pieles

 

compuestos volátiles, solventes

 

Falta de aliento, irritación de la piel

 

USEPA 1986 (DSS)

 

Pennsauken

 

Nueva Jersey

 

80-85

 

Manufactura de químicos orgánicos

 

benceno, tolueno, fenol, cloroformo

 

Falta de aliento, ojos llorosos

 

USEPA 1986 (DSS)

 

St. Paul

 

Minnesota

 

80-85

 

Electrónica, acabado de metales, imprenta

 

solventes

 

Dolores de cabeza

 

USEPA 1986 (DSS)

 

South Essex

 

Massachusetts

 

80-85

 

Curtido de pieles

 

cromo hexavalente

 

Irritación de la piel

 

USEPA 1986 (DSS)

 

Tampa

 

Florida

 

80-85

 

No identificado

 

solvente orgánico

 

Náusea

 

USEPA 1986 (DSS)

 

Gloucester County

 

Nueva Jersey

 

80-85

 

No identificado

 

1,1,1-tricloroetano

 

Muerte por inhalación

 

McGlothlin y Cone 1981

 

Cincinnati

 

Ohio

 

81

 

Manufactura de pigmentos

 

1,1,1-tricloroetano, esencias minerales

 

Irritación de ojos y nariz, náusea, mareos, vómito, bronquitis aguda

 

Lucas 1982

 

Cincinnati

 

Ohio

 

81

 

No identificado

 

hexano, tolueno, xileno, nafta alifática,

1,1,1-tricloroetano, tricloroetileno, clorobenceno, O-clorotolueno, triclorobenceno

 

Irritación de ojos y nariz, dificultad para respirar

 

Pederson y Simonsen 1982

 

ND

 

ND 

 

82

 

No identificado

 

bióxido de carbono

 

Pérdida del conocimiento y dos personas ahogadas

 

Carson y Lichty 1984

 

Omaha

 

Nebraska

 

83

 

No identificado

 

sulfuro de hidrógeno

 

Una muerte, irritación de nariz y garganta, entumecimiento, hormigueo en manos y pies, náusea, vómito y fatiga

 

Kraut, et al. 1988

 

Ciudad de Nueva York

 

Nueva York

 

86

 

No identificado

 

benceno, tolueno, otros solventes orgánicos

 

Mareos, fatiga, aumento en el sueño, náusea, dolor de cabeza

 

Tozzi 1990

 

Condado de Bergen

 

Nueva Jersey

 

88

 

No identificado

 

solventes orgánicos

 

Dolores de cabeza, dificultad para respirar

ND = No Disponible

USEPA = Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos

DSS = Estudio de Alcantarillado Doméstico

 

 

                                                                                                                                                                  


 

TABLA 1.2.  DESCARGAS A LAS POTWs QUE HAN CAUSADO INCENDIOS O EXPLOSIONES*

 

         Estado

 

Año

 

Contaminantes

 

Origen de la Descarga

 

Resultados

 

Pennsylvania

 

66

 

metano, cloro

 

Desconocido.

 

Ocurrió una explosión en una planta de tratamiento de aguas residuales.  No se reportaron lesiones.

 

Ohio

 

69

 

petróleo crudo

 

Oleoducto que se rompió enviando aproximadamente 77,000 galones a la alcantarilla.

 

Ocurrieron 15 explosiones.

No se reportaron lesiones.

 

Tennessee

 

70

 

gasolina

 

Se dejó abierta una válvula en tanque de almacenamiento enviando 46,000 galones a la alcantarilla.

 

Daños a la planta de tratamiento de aguas residuales.  Las aguas residuales crudas fueron descargadas en el río.

 

Ohio

 

70

 

gasolina

 

La gasolina entró al drenaje por una bomba que tenía fuga y por limpiar con chorro de agua un derrame en otra bomba.

 

Daños ligeros a la alcantarilla.  No se reportaron lesiones.

 

Illinois

 

71

 

xilol, benceno, tolueno

 

Descarga accidental en planta química.

 

Ocurrió una serie de explosiones.  No se reportaron lesiones.

 

Ohio

 

77

 

nafta de petróleo, acetona, alcohol isopropílico

 

Descarga accidental de un fabricante de caucho.

 

Ocurrieron explosiones múltiples, dañando las tuberías de agua y gas, caminos, campos de juegos y una iglesia.

 

Kentucky

 

81

 

hexano líquido

 

Se derramó accidentalmente en la alcantarilla.

 

Ocurrió una serie de explosiones en la alcantarilla, dañando las alcantarillas y haciendo hoyos en las calles.

 

Pennsylvania

 

83

 

gas metano, cloro, gas de sulfato de hidrógeno

 

Desconocido.

 

Ocurrió explosión e incendio en la planta de tratamiento de aguas residuales.  Se reportaron dos muertes y 13 lesionados.

 

Nueva Jersey

 

86

 

gasolina

 

Los trabajadores en una fábrica tiraron gasolina ilegalmente en un fregadero.

 

Ocurrió una explosión en la planta de bombeo.  Se reportó una lesión.

*Adaptado de “National Fire Protection Association Summary of Incidents in Wastewater Treatment Plants” (“Resumen de Incidentes en Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales de la Asociación Nacional de Protección Contra Incendios”).  Casey C. Grant, memorándum al Comité Técnico Sobre Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales.  22 de Febrero de 1991.

 

Muchos de los eventos incluidos en la tabla 1-2 fueron causados por descargas irregulares de lodos contaminantes en las alcantarillas.  Para mayor información sobre el control de descargas irregulares de lodos contaminantes en las POTWs, por favor consulte el manual de orientación de la EPA Control of Slug Loadings to POTWs (Control de Descargas Irregulares a las POTWs) (1991).

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1.2 PROPÓSITO Y ORGANIZACIÓN DE ESTE MANUAL

 

La intención de este manual es ayudar a las POTWs a cumplir con los reglamentos de la EPA del 24 de Julio de 1990 que prohíben descargas de reactivos y tóxicos por gas/vapor en las POTWs.  También ayudará a las POTWs y a sus trabajadores a identificar, prevenir y mitigar los peligros asociados con gases y vapores tóxicos, y sustancias químicamente reactivas que se encuentren en el sistema de colección y planta de tratamiento de la POTW, así como en instalaciones industriales durante inspecciones de la POTW.

 

Este manual tiene tres propósitos específicos:

 

·      ayudar al personal y a los administradores de la POTW a entender los peligros de los reactivos y tóxicos por gas/vapor y cómo pueden surgir;

 

·      dar al personal y administradores de la POTW un conocimiento práctico de ciertos químicos que pueden causar condiciones de presencia de reactivos y tóxicos por gas/vapor dentro de la POTW y en las industrias durante inspecciones; y

 

·      recomendar procedimientos para prevenir o mitigar las condiciones de presencia de reactivos y tóxicos por gas/vapor.

 

El manual está organizado en los siguientes capítulos:

 

·      Definición de los Peligros de Reactivos y Tóxicos por Gas/Vapor ( Capítulo 2) - Ofrece definiciones prácticas y características de sustancias reactivas y tóxicas por gas/vapor.

 

·      Monitoreo para Identificar los Peligros de Reactivos y Tóxicos por Gas/Vapor (Capítulo 3) - Introduce una variedad de instrumentos de campo y explora procedimientos para medición directa de peligros de reactivos y tóxicos por gas/vapor.

 

·      Examen de las Descargas Industriales (Capítulo 4) - Presenta procedimientos para examinar y determinar si una descarga industrial específica puede causar condiciones de presencia de tóxicos por gas/vapor.

 

·      Proceso de Identificación de Problemas (Capítulo 5) - Presenta procedimientos específicos de inspección que pueden ser usados por el personal de la POTW, incorporando los instrumentos descritos en los capítulos anteriores, para identificar peligros reales o potenciales de compuestos reactivos  y tóxicos por gas/vapor.

 

·      Control de Peligros Potenciales (Capítulo 6) - Presenta técnicas para prevenir y controlar los peligros de reactivos y tóxicos por gas/vapor.

 

 

Los apéndices ofrecen información básica adicional y un glosario.



                         2.  DEFINICIÓN DE LOS PELIGROS DE REACTIVOS Y TÓXICOS POR GAS/VAPOR

 

Este capítulo ofrece al personal de la POTW una comprensión básica de los materiales reactivos y tóxicos por gas/vapor y de sus peligros.  La Sección 2.1 define y caracteriza los materiales reactivos, y la Sección 2.2 discute los materiales tóxicos por gas/vapor.  La Tabla 2-1 documenta las incompatibilidades químicas que incluyen peligros tanto de reactivos como de tóxicos por gas/vapor.

 

2.1           REACTIVIDAD

Las sustancias “reactivas” sufren rápidas transformaciones químicas que las convierten en otras sustancias.  Estas transformaciones pueden: (1) causar lesiones directas mediante las reacciones químicas; (2) generar calor intenso, el cual puede causar incendios o explosiones o producir lesiones por quemaduras; ó (3) generar gases o vapores tóxicos.

 

La EPA reglamenta los residuos reactivos y residuos peligrosos de acuerdo al Decreto Sobre la Recuperación y Conservación de Recursos (RCRA).  De acuerdo con los reglamentos sobre residuos peligrosos de la EPA (40 CFR 261.23[a]), un residuo sólido presenta la característica de reactividad de la RCRA si:

 

·      normalmente es inestable y sufre fácilmente cambios violentos sin detonar;

·      reacciona violentamente con el agua;

·      forma mezclas potencialmente explosivas con el agua;

·      genera cantidades potencialmente nocivas de gases o vapores tóxicos cuando se mezcla con agua;

·      puede detonar o explotar si se sujeta a una fuente de iniciación intensa o si se calienta al estar confinado;

·      puede detonar o explotar a temperatura y presión estándar; o

·      es un explosivo prohibido Clase A o Clase B según 49 CFR Parte 173.

 

Las sustancias reactivas típicamente caen en una de las siguientes tres categorías:

·      Sustancias reactivas con el agua - Estas sustancias, cuando entran en contacto con el agua, pueden explotar o liberar suficiente calor para causar incendios o generar gases o vapores tóxicos.  Incluyen el flúor, que reacciona con el agua para producir vapores de ácido hidrofluórico; y el tricloruro de fósforo, que en el agua despide cloruro de hidrógeno gaseoso.

 

·      Sustancias reactivas con el aire - Estas sustancias pueden causar incendios o explosiones y pueden generar gases tóxicos o vapores.

 

     Las sustancias reactivas con el aire inflamables incluyen a los solventes de hidrocarburos (tales como hexano, tolueno, nafta) y combustibles (como la gasolina).

 

     Las sustancias reactivas con el aire explosivas (tales como la nitroglicerina, dinamita, TNT [trinitrotolueno] y azida de plomo) sufren fácilmente combustión rápida y violenta, que puede ser iniciada por impacto, fricción o calor.

 

     Otros solventes, tales como el cloruro de metileno, generan gases tóxicos al ocurrir combustión.


 

 

 

 

TABLA 2-1.  INCOMPATIBILIDADES QUÍMICAS COMUNES

 

METALES ÁLCALI (tales como el calcio, potasio y sodio) con agua, bióxido de carbono, tetracloruro de carbono y otros hidrocarburos clorados

 

ÁCIDO ACÉTICO con ácido crómico, ácido nítrico, compuestos que contienen oxidrilo, glicol de etileno, ácido perclórico, peróxidos y permanganatos

 

ACETONA con mezclas concentradas de ácido sulfúrico y nítrico

 

ACETILENO con cobre (tubería), flúor, bromo, cloro, yodo, plata y mercurio

 

AMONIACO (anhídrico) con halógenos de mercurio, hipoclorito de calcio, o fluoruro de hidrógeno, cloro, yodo

 

NITRATO DE AMONIO con ácidos, polvos de metal, fluidos inflamables, cloratos, nitratos, azufre y aerosoles orgánicos usuario otros combustibles

 

ANILINA con acetona; o ácido nítrico, peróxido de hidrógeno, usuario otros agentes fuertes de oxidación

 

BROMURO con amoniaco, acetileno, butadieno, butano, hidrógeno, carburo de sodio, trementina o metales pulverizados

 

CLORATOS con sales de amonio, ácidos, polvos de metal, azufre, azúcar, carbono, aerosoles orgánicos usuario otros combustibles

 

CLORO con amoniaco, acetileno, butadieno, benceno y otras fracciones del petróleo, hidrógeno, carburos de sodio, trementina y metales pulverizados

 

ÁCIDO CRÓMICO con ácido acético, naftaleno, alcanfor, alcohol, glicerina, trementina y otros líquidos inflamables

 

CIANUROS con ácidos

 

HIDROCARBUROS (en general) con flúor, cloro, bromo, ácido crómico o peróxido de sodio

 

 

 

PERÓXIDO DE HIDRÓGENO con cobre, cromo, hierro, la mayoría de los metales y sus sales respectivas, fluidos inflamables y otros materiales combustibles, anilina y nitro-metano

 

Sulfuro de hidrógeno con ácido nítrico, gases oxidantes, óxidos de metal, cobre usuario óxido de hierro hidratado (moho húmedo)

 

YODO con acetileno, amoniaco o aluminio

 

MERCURIO con acetileno, ácido fulmínico o hidrógeno

 

ÁCIDO NÍTRICO con ácidos acético, crómico e hidrociánico, anilina, carbono, sulfuro de hidrógeno, hidrazina, fluidos o gases inflamables y sustancias que se nitratan fácilmente

 

OXÍGENO con hidrógeno, líquidos inflamables, sólidos y gases

 

ÁCIDO OXÁLICO con plata, mercurio, permanganatos o peróxido

 

ÁCIDO PERCLÓRICO con anhídrido acético, bismuto de hidrazina y todas sus aleaciones, alcohol, papel, madera y otros materiales orgánicos

 

PENTÓXIDO DE FÓSFORO con agua

 

PERMANGANATO DE POTASIO con glicerina, glicol de etileno, benzaldehído o ácido sulfúrico

 

PERÓXIDO DE SODIO con cualquier sustancia oxidable, tal como el metanol, ácido acético glacial, anhídrido acético, benzaldehído, disulfuro de carbono, glicerina, glicol de etileno, acetato de etilo y furfuro.

 

ÁCIDO SULFÚRICO con cloratos, percloratos, permanganatos, oxalatos, formiatos, cloruros, fluoruros y agua

 

 

 

Fuente: Adaptado de “Safety and Health in Wastewater Systems” (“La Salud y la Seguridad en Sistemas de Aguas Residuales”), Water Pollution Control Federation (Federación de Control de Contaminación Acuática), 1983.  (La Federación de Control de Contaminación Acuática es ahora la Federación del Ambiente del Agua.)

 


·      Sustancias reactivas con orgánicos (corrosivos) — Pueden reaccionar directamente con tejidos orgánicos o generar suficiente calor para causar quemaduras.  También reaccionan violentamente con solventes de hidrocarburos.  Consisten de las siguientes categorías:

 

    Ácidos fuertes que incluyen ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido hidroclórico y ácido perclórico.

 

    Bases fuertes que incluyen sosa cáustica, lejía y cal.

 

    Agentes oxidantes que incluyen dicromato de potasio, permanganato de potasio, peróxido de hidrógeno, flúor, óxido nitroso y cloro.

 

    Agentes reductores que incluyen borohidruro de sodio , hidruro de litio aluminio, fósforo, litio, potasio y sodio metálico.

 

    Sales de cloruro y sulfato de metales pesados que incluyen alumbre, cloruro férrico, sulfato férrico y cloruro de aluminio, que producen ácidos fuertes en agua.

 

    Sales de bases fuertes de sodio, calcio y potasio que incluyen óxido de sodio, calcio y potasio, carbonato, hipoclorito, sulfuro y silicato, que producen bases fuertes en agua.

 

 

2.2           TOXICIDAD POR GAS/VAPOR

 

En este manual se designa a las sustancias como “tóxicas por gas/vapor” si generan gases o vapores nocivos para la salud humana.  Los efectos de los tóxicos por gas/vapor pueden ser agudos (que causan intoxicación sistémica, asfixia o irritación de los ojos, piel, vías respiratorias) o crónicos (que causan cáncer).

 

En este manual se clasifica a las sustancias tóxicas por gas/vapor de acuerdo a cómo generan los gases o vapores tóxicos:

 

·      Sustancias tóxicas por gas/vapor — Estas sustancias se generan como resultado directo de una reacción ácido-base o una reacción de oxidación-reducción.

 

    Reacciones ácido-base — Cuando un ácido débil volátil o una sal de un ácido débil volátil se introduce a un agua residual fuertemente acídica, se emiten vapores del ácido volátil.  En forma similar, cuando una base débil volátil o una sal de una base débil volátil se introduce a un agua residual fuertemente básica, se emiten gases de la base volátil.  Por ejemplo:

 

·    Se despide gas de cianuro de hidrógeno cuando un ácido fuerte (tal como ácido sulfúrico, nítrico o hidroclórico) se introduce a una corriente de aguas residuales que lleva cianuro de sodio o de potasio.

 

·    Se emite gas de sulfuro de hidrógeno cuando un ácido fuerte se introduce a una corriente de aguas residuales que lleva sulfuro.

 

·    Se emite gas de amoniaco cuando una base fuerte (como la lejía, sosa cáustica o cal) se agrega a una corriente de aguas residuales que lleva hidróxido de amonio (amoniaco disuelto).

 

    Reacciones de oxidación-reducción — Una reacción de oxidación-reducción es una transformación química en la cual los electrones son transferidos de un químico (el agente reductor) a otro químico (el agente oxidante).  En las reacciones de oxidación-reducción que implican la transferencia de oxígeno de una molécula a otra, la molécula que pierde el oxígeno es el agente oxidante y la molécula que adquiere el oxígeno es el agente reductor.


·      Sustancias tóxicas por gas/vapor volátiles — Se generan mediante volatilización, ya sea de una solución acuosa o de un líquido o sólido, en vez de una reacción química.  Los solventes de hidrocarburos como el benceno, tolueno y nafta son ejemplos de sustancias tóxicas por gas/vapor volátiles.  Muchos químicos tóxicos por gas/vapor volátiles, como los solventes de hidrocarburos, son también inflamables.

 

·      Sustancias tóxicas por gas/vapor asfixiantes — Generan atmósferas deficientes en oxígeno porque desplazan el oxígeno.  Incluyen el metano, sulfuro de hidrógeno y nitrógeno.  Algunas sustancias tóxicas por gas/vapor asfixiantes, como el metano y el sulfuro de hidrógeno, son también inflamables o explosivas; algunas (como el sulfuro de hidrógeno) son también altamente tóxicas aparte de sus propiedades asfixiantes.

 

 

Las versiones más recientes de los siguientes documentos ofrecen información sobre cómo identificar químicos reactivos y tóxicos por gas/vapor y los peligros relacionados.

 

·      NFPA 49—Hazardous Chemicals Data (Datos de Químicos Peligrosos), National Fire Protection Association (Asociación Nacional de Protección Contra Incendios), Quincy, Massachusetts.

 

·      Condensed Chemical Dictionary (Diccionario Químico Condensado), Gessner Hawley (editor),Van Nostrand Reinhold, Nueva York, Nueva York.

 

·      Safety and Health in Wastewater Systems (La Salud y la Seguridad en los Sistemas de Aguas Residuales), Manual de Prácticas 1, Federación de Control de Contaminación del Agua, Alexandria, Virginia.

 

·      Dangerous Properties of Industrial Materials (Propiedades Peligrosas de Materiales Industriales),    N. Irving Sax, Van Nostrand Reinhold, Nueva York, Nueva York.

 

·      Pocket Guide to Chemical Hazards (Guía de Bolsillo para Peligros Químicos) (NIOSH [Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacionales] 90-117), National Institute for Occupational Safety and Health (Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacionales), Oficina de Imprenta del Gobierno de Estados Unidos, Washington, D.C.

 

 



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