05/03/2008 CONTAMINACIÓN AMBIENTAL POR OLORES. 0. Índice de contenidos. 1. Introducción. 3. Técnicas de medición. 4. Experiencia del grupo de trabajo

Transcripción

1 CONTAMINACIÓN AMBIENTAL POR OLORES JORNADA DE APLICACIÓN DE LA OLFATOMETRÍA AL CONTROL Y SOLUCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA AMBIENTAL POR OLORES Yolanda Úbeda Sánchez Marzo de Índice de contenidos 2. Producción de malos olores 1

2 0. Índice de contenidos 2. Producción de malos olores Problemática generada Creciente presión social en zonas rurales Principal i i lfuente de quejas y molestias Impide la diversificación de las actividades económicas de la zona (turismo rural) El olor por sí mismo no produce impacto ambiental No existe conciencia en el sector ganadero sobre este problema Es una cuestión que debe abordarse en la gestión de las explotaciones ganaderas Tema novedoso en España Convenio UPV-CTL 2

3 Olor: percepción del efecto de una sustancia olorosa cuando es detectada por el sistema olfativo. SENSACIÓN COMPLETAMENTE SUBJETIVA Respuesta humana a concentraciones crecientes de H 2 S Detección 2 ppb Reconocimiento 4 ppb Molestia 100 ppb Sensación de irritación 2000 ppb 3

4 Factores que influyen en la percepción del olor Un olor no es el resultado de la suma de sus componentes Es un fenómeno complejo en el que intervienen: Cantidad de olor producido (OU/m 3 ) y su tasa de emisión Dispersión atmosférica (Condiciones climáticas) Velocidad del viento Tª ambiente Estabilidad atmosférica Condiciones topográficas o pantallas de viento Sensibilidad al olor de cada individuo Distancia hasta el receptor Elevada dependencia de la estabilidad atmosférica Atmósfera inestable Atmósfera neutra Atmósfera estable Olor (OU) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Clase C Clase CaseE Clase A Distancia (m) 4

5 Características de un olor Intensidad de olor: fuerza relativa del olor por encima del umbral de detección Persistencia: Variación de la intensidad de olor al ser éste diluido Calidad o carácter de olor: descripción cualitativa de los olores Tono hedónico: olores agradables o desagradables. Se usa una escala de 20 puntos Concentración de olor: nº diluciones hasta que el 50% población detecta el olor (Zhang, 2001). El umbral de olor es de 1 OU/m 3 Evaluación de la molestia de olor + Con qué frecuencia se dan los episodios de olor? Frecuencia Duración Intensidad Cuánto duró el episodio de olor? Cuánto aire filtrado sería necesario para que el olor fuera indectectable por el 50% de la población? - Carácter u ofensividad Parámetro FIDO Cómo calificaría el olor? (St. Croix Sensory, 2005) 5

6 Intensidad de olor La intensidad varía exponencialmente con la concentración (Stevens, 1957) La intensidad percibida desciende con el tiempo de exposición al olor debido a la habituación Intensidad percibida I = k C n Concentración (OU/m 3 ) La Unidad de olor (OU) es la unidad de medida de los olores La respuesta olfativa producida por123 mg/m 3 de n-butanol Número de diluciones necesarios para llegar a esa respuesta olfativa P.ej. 10 OU = dilución 1/10 Persistencia del olor La Persistencia de un olor describe cómo disminuye la intensidad del olor al ser éste diluido. Es característico de cada olor. Un olor más persistente producirá un mayor impacto en la población en la dirección del viento. Log Intensidad Más persistente Umbral de detección Menos persistente log disminución de la concentración 6

7 Calidad o Carácter del olor Descripción cualitativa objetiva de los olores IARWRC desarrolló la primera lista de 146 términos agrupados en 8 categorías Difiere del Tono hedónico que éste es una valoración subjetiva (St. Croix Sensory, 2005) 0. Índice de contenidos 2. Producción de malos olores 7

8 0. Índice de contenidos 2. Producción de malos olores 2. Producción de malos olores Procedencia del olor en explotaciones ganaderas Pueden proceder de fuentes fijas o temporales Animales muertos 5% Animales Manejo de purín muertos 5% Manejo 20% de purín 20% Aplicación en Aplicación suelo 40% en suelo 40% Alojamientos Alojamientos 35% 35% (Chapin et al., 1993) (Chapin et al., 1993) 8

9 2. Producción de malos olores Procesos que generan los malos olores Glúcidos fermentación Aminoácidos desaminación descarboxilación Ácidos grasos volátiles Ácidos grasos volátiles Compuestos fenólicos (tirosina, triptófano) NH 3 (urea, ácido úrico) SH 2, otros sulfurados (metionina y cisteína) Alimentación Digestión Microorganismos Excreción Microorganismos Volatilización Roderick et al., Producción de malos olores Composición de los olores ganaderos Descomposición en condiciones anaerobias Schiffman et al. (2001) identificó más de 400 sustancias olorosas en el purín de cerdo entre las cuales más de 300 son COV s. Sustancias Alcoholes Sulfuradas CH 3 (CH 2 ) 3 OH SH 2 Fenoles butanol CH 3 C 6 H 4 OH Ácidos carboxílicos CH 3 CH 2 COOH Gases fijos NH 3, SO 2 p-cresol propiónico Sustancias nitrogenadas C 9 H 9 N Escatol Aldehidos, Amidas, Aminas, Sustancias aromáticas, Esteres, Éteres, hidrocarburos halogenados, hidrocarbonos, ketonas, nitrilos. 9

10 2. Producción de malos olores Molestias ocasionada por los olores de granjas Receptores La población receptora, y por tanto las quejas varían con el tiempo Los trabajadores de las granjas no tienen sensación de molestia Características de las molestias Son frecuentes Son periódicas, incluso diarias Son episodios de duración variable en función de las condiciones meteorológicas principalmente La intensidad de olor suele ser baja, debido a la distancia de separación a los núcleos urbanos 2. Producción de malos olores Tasas de emisión de olor Cerdos Fase Gestión purín Ventilación Emisión de olor Fosa profunda Mecánica 3-20 OU/m 2 s Gestación Maternidad Fosa profunda Mecánica 2,3 OU/m 2 s Fase Arrobadera Gestión Mecánica purín Ventilación 3,6 OU/m 2 s Emisión de olor Fosa superficial Fosa profunda Mecánica Mecánica 6-18 OU/m 2 s 1,8 OU/m 2 s Transición Fosa profunda Arrobadera Mecánica 5-12 Ambas OU/m 2 s 8,7 OU/m 2 s ArrobaderaFosa superficial Mecánica 0,4-1,3 Mecánica OU/m 2 s 7-50 OU/m 2 s Arrobadera Fosa profunda Natural 5,6-4,4 Mecánica OU/m 2 s 13,9 OU/m 2 s Fosa superficial Fosa profunda Mecánica Mecánica 7-62 OU/m 2 s 3-15 OU/m 2 s Cebo Fosa superficial Mecánica OU/m 2 s Cama profunda Natural 7-42 OU/m 2 s Arrobadera Natural 1,3-45 OU/m 2 s (Zhang et al., 2002) 10

11 2. Producción de malos olores Tasas de emisión de olor Orientación productiva Tipo de alojamiento Emisión de olor Carne Solera de hormigón 4,42 OU/m 2 s Bovino Leche Fosa profunda o enrejillado 70 OU/m 2 s Vacas atadas 25 OU/m 2 s Solera de hormigón abierta 40 OU/m 2 s Gallinas ponedoras Fosa, Limpieza anual 105 OU/m 2 s Aves Fosa, limpieza i semanal 35 OU/m 2 s Pollos Cama sobre suelo 16 OU/m 2 s Pavos Cama sobre suelo 11 OU/m 2 s Jacobson et al., Índice de contenidos 2. Producción de malos olores 11

12 0. Índice de contenidos 2. Producción de malos olores 3.Técnicas de de olores Análisis de campo Análisis de laboratorio ANÁLISIS QUÍMICOS DE LOS COMPONENTES OFENSIVIDAD Tono hedónico Calidad de olor Nivel de molestia Qué medir? INTENSIDAD Escala de referencia de intensidad de olor (OIRS) FRECUENCIA DURACIÓN CONCENTRACIÓN Olfatometría dinámica Olfatometría de campo 12

13 3.Técnicas de de olores ANÁLISIS QUÍMICOS DE LOS COMPONENTES OLFATOMETRÍA DE CAMPO OLFATOMETRÍA DINÁMICA 3.Técnicas de de olores Olfatometría de campo Es un instrumento organoléptico nasal que cuantifica directamente la intensidad del olor ambiental empleando el principio i i operativo de mezclar volúmenes discretos del olor ambiental con aire limpio (filtrado) en proporciones predeterminadas que se denominan Dilución hasta el umbral (D/T) 13

14 0. Índice de contenidos 2. Producción de malos olores 0. Índice de contenidos 2. Producción de malos olores 14

15 Objetivos 1. Establecer una metodología adecuada para la evaluación de las molestias de olor 2. Obtener datos reales de la concentración de olor en inmisión en explotaciones porcinas 3. Establecer un sistema de análisis de datos basado en la aplicación de SIG 4. Validar la aplicación de un modelo puntual de dispersión Gaussianos mediante SIG. 5. Ser una referencia para posteriores estudios Materiales Equipo de de olor Medición de las condiciones meteorológicas Equipo de asesores 15

16 Métodos Análisis del Olfatómetro de campo Media geométrica de las mediciones Representación de los puntos de en GIS Aplicación de un modelo de dispersión Gaussiano C ( x, y) 2 G y exp πuσ yσ z 2σ y = 2 Causa C: Concentración Factores G: Tasa de emisión U: Velocidad del viento σ X, σ y : Coef. de dispersión x, y: Coordenadas relat. 16

17 Métodos Aplicación del modelo de dispersión Gaussiano C ( x, y) 2 G y exp π U σ y σ z 2σ y = 2 Cálculo de la Tasa de emisión de olor Orientación productiva Emisión de olor Referencia Gestación 10,4 OU/s.m 2 Zhang et al, 2001a en Zhang et al, 2002 Cerdas secas en espera de cubrición (boxes) 10,9 OU/s. plaza Verdoes y Ogink, 1997 en Gay et al, 2003 Maternidad Por plazas 35,3 OU/s. plaza Verdoes y Ogink, 1997 en Gay et al, 2003 Por superficie 20,8 OU/s.m 2 Zhang et al, 2001a en Zhang et al, 2002 Transición Cebo 19,9 OU/s.m 2 Zhang et al, 2001a en Zhang et al, ,95 OU/s. plaza Verdoes y Ogink, 1997 en Gay et al, ,2 OU/s.m 2 Zhang et al, 2001a en Zhang et al, OU/s. plaza Verdoes y Ogink, 1997 en Gay et al, 2003 Verracos 10,4 OU/s.m 2 Zhang et al, 2001a en Zhang et al, 2002 Balsa de almacenamien to de purín Hormigón 49,8 OU/s.m 2 Jacobson et al, 2005 Hormigón 6,8 OU/s.m 2 Gay et al, 2003 Tierra 17,6 OU/s.m 2 Jacobson et al, 1999 en Zhang et al, 2002 Métodos Aplicación del modelo de dispersión Gaussiano C ( x, y) 2 G y exp π U σ y σ z 2σ y = 2 Velocidad de viento Cálculo de la Tasa de emisión de olor Localización del punto con respecto a la granja Coeficientes de dispersión atmosférica Clase de estabilidad atmosférica Velocidad de viento Radiación Solar 17

18 Ejemplo 1: modelización de la dispersión Granja de maternidad Emisión de malos olores: Alojamientos (por cerda) 35,3 OU/plaza s (Verdoes y Ogink, 1997) (por superficie) 20,8 OU/m 2 s (Zhang et al., 2002) Balsas de almacenamiento (hormigón) 49,8 OU/m 2 s (Jacobson et al., 2005) (hormigón) 6,8 OU/m 2 s (Gay et al., 2003) (tierra) 17,6 OU/m 2 s (Zhang et al., 2002) Datos de la granja: 1100 cerdas reproductoras y 24 verracos Balsa de purines (hormigón) Datos meteorológicos (viento) Ejemplo 1: modelización de la dispersión Hoja EXCEL: Desarrollo del modelo en cuadrícula de 4 x 4 Km y separación 25 m. Cálculo de la concentración instantánea en cada punto GIS (ESRI ArcMap TM 9.1.) Representación de la malla calculada Interpolación (Krigging ordinario) Estellés et al.,

19 Determinación de la concentración de olor en inmisión Aplicación del modelo de dispersión puntual Punto 18; 12:03 h Punto 19; 12:05 h 19

20 Aplicación del modelo de dispersión puntual Discrepancia de valores encontrados y los medidos Emisión de olor calculado en exceso No consideración de la topografía Consideración de una fuente puntual Error en la determinación de los parámetros del modelo (clase estabilidad). Inadecuación del modelo de dispersión utilizado No es adecuado d su aplicación ió en puntos que distan a menos de 100m de la fuente de olor (Espert y López, 2000). Realización de un modelo superficial Aplicación del modelo de dispersión superficial Aplicado en los puntos distantes a más de 100m. División de la superficie de las fuentes de olor en una malla de puntos de superficie 1 m 2 Regular Point Generation de Hawths Tools Cálculo de la concentración en inmisión como suma de las concentraciones calculadas de cada uno de los puntos de la superficie de emisión. 20

21 Comparación entre los valores modelizados y los reales Relación estadísticamente significativa para un nivel de confianza del 99% Otros ejemplos de la determinación de la concentración de olor en inmisión 21

22 Otros ejemplos de la determinación de la concentración de olor en inmisión Determinación del protocolo de Viento Balsa de purines Puntos de Alojamientos Pluma de olor Medición por las mañanas (1 día por granja) Instalación de las estación meteorológica y observación de la pluma de olor Mediciones desde el punto más alejado al más cercano (Pan et al., 2007) 2 mediciones en cada punto y posteriormente 6 (Pan et al., 2007 y Sheffield et al., 2007) 22

23 Dificultades en la aplicación del protocolo de Determinación de la pluma de olor Requiere mucho tiempo (cambio de posición) Medición de la concentración (viento transitorio) Viento Viento Pluma de olor Posibles mejoras del protocolo de Localización de los puntos de medida (estudio dispersión) Viento 4-5 asesores Pluma de olor Posición m Posición 2 22,5º Posición 3 Posición m Agnew et al., 2006; Perih et al., 2002; Sheffield et al., 2007; Zhang et al.,

24 Posibles mejoras del protocolo de Estudio de diversos factores que influyen en el nivel de olor Distancias prefijadas Distancias equiparables Viento Alojamientos Balsa de purines Puntos de d/2 d Pluma de olor Posibles mejoras del protocolo de Horario de : mayor número de quejas Primera hora de la mañana Última hora de la tarde Determinación de más de un parámetro de (intensidad o tono hedónico). Empleo del Nasal Ranger TM : Realizar un blanco entre dos diluciones (impedir la fatiga del olfateador). Incorporación de una veleta de mano Registro de las condiciones climatológicas cada 15 s Realizar medidas a largo plazo en una misma explotación 24

25 Evaluación del sistema de Técnica rápida y versátil para la determinación de la concentración de olor en inmisión No es adecuada para la de la emisión de olor Precisión limitada Realizar 2 repeticiones en cada punto con al menos 2 asesores R 2 = 0, 984 Asesor 3 = -0, ,98*Asesor 2 R 2 = 0,8779 Asesor 5 = -4,52 + 1,965*Asesor 2 0. Índice de contenidos 2. Producción de malos olores 25

26 0. Índice de contenidos 2. Producción de malos olores Los malos olores son uno de los principales problemas en las localidades colindantes a las granjas, aunque el alcance de las molestias parece desaparecer en los primeros m. La aplicación de modelos de dispersión parece ser una herramienta muy útil para predecir los lugares donde la molestia va a ser mayor Los datos necesarios para aplicar estos modelos son caros y difíciles de obtener Estos modelos requieren de la validación de los resultados con medidas de campo. El empleo de la olfatometría de campo puede ser muy útil en este sentido. Con la combinación de varias técnicas de pueden obtenerse resultados más robustos Será necesario en ocasiones la implantación de medidas preventivas y correctoras en las granjas. 26

27 Para futuros estudios: Conveniencia de de concentración en una misma explotación a largo plazo En el horario en que se producen más quejas Determinar más de un parámetro de molestia de olor Mejorar el modelo de dispersión Estudio de los factores que afectan a la concentración de olor en inmisión Elaboración de encuestas a residentes cercanos Identificación de aquellas zonas de mayor problemática ambiental Nuevo convenio UPV-CTL CONTAMINACIÓN AMBIENTAL POR OLORES JORNADA DE APLICACIÓN DE LA OLFATOMETRÍA AL CONTROL Y SOLUCIÓN DE LA PROBLEMÁTICA AMBIENTAL POR OLORES Yolanda Úbeda Sánchez Marzo de