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 Informe Residuos d de Lámp par r as Fluor r escent tes Agosto 2002

Lamp Aras

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  • Informe

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    Agosto 2002

  • Residuos de Lmparas Fluorescentes

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    CONTENIDO

    Introduccin

    I. Tipos de Lmparas II. Contaminacin por Mercurio III. Datos Estadsticos IV. Marco Regulatorio

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    INTRODUCCIN Las lmparas fluorescentes son una de las fuentes de iluminacin disponibles ms eficientes en el uso de energa. Los tubos de lmparas fluorescentes contienen una pequea cantidad de mercurio mezclado con argn en forma de vapor (gases), el cual dirige el flujo de la corriente elctrica dentro del tubo. Muchas instalaciones (hogares, oficinas, instituciones, centros asistenciales y educacionales, etc.), generan intermitentemente un gran nmero de residuos de lmparas fluorescentes con contenido de mercurio (Hg). Cuando los tubos de lmparas fluorescentes se rompen, liberan de su interior vapores de mercurio mezclado con argn, altamente txicos que afectan peligrosamente a la salud humana y al ambiente; con la posibilidad de contaminacin de los cuerpos de agua, superficial y subterrnea (infiltracin de lixiviados), del suelo, aire y seres vivos. Los elementos ms frecuentes de contaminacin de suelos provocados por la mala disposicin final de los residuos de lmparas fluorescentes, son los metales como el mercurio, zinc, nquel, cadmio, plomo y manganeso. Los residuos de lmparas fluorescentes tienen un origen domiciliario y son considerados como peligrosos por sus caractersticas. El peligro potencial, ha causado que las instituciones ambientales pongan atencin al manejo adecuado de estos residuos.

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    I. TIPOS DE LMPARAS En el mercado existen varios tipos de lmparas que contienen mercurio: lmparas fluorescentes, lmparas de vapor de mercurio a alta presin, lmparas de luz de mezcla, halogenuros metlicos y lmparas de sodio a alta presin. Todas las lmparas fluorescentes contienen mercurio elemental, y su contenido aproximado en un tubo de 120 cm es de 15 a 25 mg. A. Lmparas de vapor de mercurio a) Lmparas fluorescentes Las lmparas fluorescentes son lmparas de vapor de mercurio a baja presin (0.8 Pa). En estas condiciones, en el espectro de emisin del mercurio predominan las radiaciones ultravioletas en la banda de 253.7 nm. Para que estas radiaciones sean tiles, se recubren las paredes interiores del tubo con polvos fluorescentes que convierten los rayos ultravioletas en radiaciones visibles. De la composicin de estas sustancias dependern la cantidad y calidad de la luz, y las cualidades cromticas de la lmpara. En la actualidad se usan dos tipos de polvos; los que producen un espectro continuo y los trifsforos que emiten un espectro de tres bandas con los colores primarios. De la combinacin de estos tres colores se obtiene una luz blanca que ofrece un buen rendimiento de color sin penalizar la eficiencia como ocurre en el caso del espectro continuo.

    Figura 1.- Lmpara fluorescente

    Las lmparas fluorescentes se caracterizan por carecer de ampolla exterior. Estn formadas por un tubo de dimetro normalizado, normalmente cilndrico, cerrado en cada extremo con un casquillo de dos contactos donde se alojan los electrodos. El tubo de descarga est relleno con vapor de mercurio a baja presin y una pequea cantidad de un gas inerte que sirve para facilitar el encendido y controlar la descarga de electrones.

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    La duracin de estas lmparas se sita entre 5,000 y 7,000 horas. Su vida termina cuando el desgaste sufrido por la sustancia emisora que recubre los electrodos, hecho que se incrementa con el nmero de encendidos, impide el encendido al necesitarse una tensin de ruptura superior a la suministrada por la red. Adems de esto, debe de considerarse la depreciacin del flujo provocada por la prdida de eficacia de los polvos fluorescentes y el ennegrecimiento de las paredes del tubo donde se deposita la sustancia emisora. Han aparecido lmparas fluorescentes compactas que llevan incorporado el balasto y el cebador. Son lmparas pequeas con casquillo de rosca o bayoneta pensadas para sustituir a las lmparas incandescentes con ahorros de hasta el 70% de energa. b) Lmparas de vapor de mercurio a alta presin A medida que aumentamos la presin del vapor de mercurio en el interior del tubo de descarga, la radiacin ultravioleta caracterstica de la lmpara a baja presin pierde importancia respecto a las emisiones en la zona visible. En estas condiciones la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para resolver este problema se acostumbra aadir sustancias fluorescentes que emitan en esta zona del espectro. De esta manera se mejoran las caractersticas cromticas de la lmpara. La temperatura de color se mueve entre 3,500 y 4,500 ?K. La vida til, teniendo en cuenta la depreciacin, se establece en unas 8,000 horas. La eficacia oscila entre 40 y 60 lm/W y aumenta con la potencia, aunque para una misma potencia es posible incrementar la eficacia aadiendo un recubrimiento de polvos fosforescentes que conviertan la luz ultravioleta en visible. Los modelos ms habituales de estas lmparas tienen una tensin de encendido entre 150 y 180 V que permite conectarlas a la red de 220 V sin necesidad de elementos auxiliares. Para encenderlas se recurre a un electrodo auxiliar prximo a uno de los electrodos principales que ioniza el gas inerte contenido en el tubo y facilita el inicio de la descarga entre los electrodos principales. A continuacin se inicia un periodo transitorio de unos cuatro minutos, caracterizado porque la luz pasa de un tono violeta a blanco azulado, en el que se produce la vaporizacin del mercurio y un incremento progresivo de la presin del vapor y el flujo luminoso hasta alcanzar los valores normales. Si en estos momentos se apagara la lmpara no sera posible su reencendido hasta que se enfriara, puesto que la alta presin del mercurio hara necesaria una tensin de ruptura muy alta.

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    Figura 2.- Lmpara de mercurio a alta presin.

    c) Lmparas de luz de mezcla Las lmparas de luz de mezcla son una combinacin de una lmpara de mercurio a alta presin con una lmpara incandescente y habitualmente, un recubrimiento fosforescente. El resultado de esta mezcla es la superposicin, al espectro del mercurio, del espectro continuo caracterstico de la lmpara incandescente y las radiaciones rojas provenientes de la fosforescencia. Su eficacia se sita entre 20 y 60 lm/W y es el resultado de la combinacin de la eficacia de una lmpara incandescente con la de una lmpara de descarga. La duracin viene limitada por el tiempo de vida del filamento que es la principal causa de fallo. Respecto a la depreciacin del flujo hay que considerar dos causas. Por un lado tenemos el ennegrecimiento de la ampolla por culpa del wolframio evaporado y por otro la prdida de eficacia de los polvos fosforescentes. En general, la vida media se sita en torno a las 6,000 horas.

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    Figura 3.- Lmpara de luz de mezcla

    Una particularidad de estas lmparas es que no necesitan balasto ya que el propio filamento acta como estabilizador de la corriente. Esto las hace adecuadas para sustituir las lmparas incandescentes sin necesidad de modificar las instalaciones. d) Lmparas con halogenuros metlicos Si aadimos en el tubo de descarga yoduros metlicos (sodio, talio, indio) se consigue mejorar considerablemente la capacidad de reproducir el color de la lmpara de vapor de mercurio. Cada una de estas sustancias aporta nuevas lneas al espectro (por ejemplo amarillo el sodio, verde el talio y rojo y azul el indio). Los resultados de estas aportaciones son una temperatura de color de 3,000 a 6000 ?K dependiendo de los yoduros aadidos. La eficiencia de estas lmparas ronda entre los 60 y 96 lm/W y su vida media es de unas 10,000 horas. Tienen un periodo de encendido de unos diez minutos, que es el tiempo necesario hasta que se estabiliza la descarga. Para su funcionamiento es necesario un dispositivo especial de encendido, puesto que las tensiones de arranque son muy elevadas (1,500-5,000 V).

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    Figura 4.- Lmpara con halogenuros metlicos

    Las excelentes prestaciones cromticas la hacen adecuada entre otras para la iluminacin de instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc. B. Lmparas de vapor de sodio a) Lmparas de vapor de sodio a alta presin Las lmparas de vapor de sodio a alta presin tienen una distribucin espectral que abarca casi todo el espectro visible proporcionando una luz blanca dorada mucho ms agradable que la proporcionada por las lmparas de baja presin. La vida media de este tipo de lmparas ronda las 20000 horas y su vida til entre 8000 y 12000 horas. Entre las causas que limitan la duracin de la lmpara, adems de mencionar la depreciacin del flujo tenemos que hablar del fallo por fugas en el tubo de descarga y del incremento progresivo de la tensin de encendido necesaria hasta niveles que impiden su correcto funcionamiento. Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes debido a las altas temperaturas (1000 C), la presin y las agresiones qumicas producidas por el sodio que debe soportar el tubo de descarga. En su interior hay una mezcla de sodio, vapor de mercurio que acta como amortiguador de la descarga y xenn que sirve para facilitar el arranque y reducir las prdidas trmicas. El tubo est rodeado por una ampolla en la que se ha hecho el vaco. La tensin de encendido de estas lmparas es muy elevada y su tiempo de arranque es muy breve.

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    Figura 5.- Lmpara de vapor de sodio a alta presin.

    Este tipo de lmparas tiene muchos usos posibles tanto en iluminacin de interiores como de exteriores. Algunos ejemplos son en iluminacin de naves industriales, alumbrado pblico o iluminacin decorativa.

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    II. CONTAMINACIN POR MERCURIO El mercurio es un elemento que existe en la naturaleza bajo diferentes modalidades, ya sea en forma metlica (de color plateado y lquido), de vapor o gas, combinado con otros elementos (como cloro, sulfuro u oxgeno) para formar sales orgnicas, o bien formando compuestos orgnicos (como el metilmercurio o el fenilmercurio), los cuales tambin pueden presentarse en forma de sales. A travs de procesos naturales, en los que pueden intervenir microorganismos, el mercurio inorgnico puede ser transformado lentamente en mercurio orgnico. Liberacin del mercurio de los residuos de lmparas fluorescentes al ambiente En los residuos urbanos es comn encontrar mezclados residuos de lmparas fluorescentes con contenido de mercurio, los cuales histricamente han sido dispuestos en los rellenos sanitarios en el mejor de los casos o en los tiraderos al aire libre donde se llevan a cabo emisiones a la atmsfera por la volatilizacin del mercurio y la infiltracin de lixiviados de este tipo de residuos a los depsitos de agua subterrnea. Exposicin al mercurio A diferencia de otros metales, el mercurio est continuamente recirculando en los distintos compartimentos ambientales, a lo cual se agrega su metilacin a travs de procesos biolgicos y su bioacumulacin en diferentes organismos vivos. La contaminacin del suelo y de los cultivos agrcolas ocurre tanto por el depsito de las partculas del aire, como de la irrigacin de cultivos o su fertilizacin con aguas o con lodos de plantas de tratamiento de agua residual conteniendo concentraciones elevadas de mercurios de origen industrial. Ya que se le encuentra normalmente en la naturaleza y existen mltiples fuentes antropognicas que lo emiten al ambiente, todos podemos llegar a exponernos a bajas concentraciones de mercurio a travs del aire (inhalacin), el agua y los alimentos (ingestin). El mercurio en el medio acutico se acumula en la biota conforme aumenta su edad y se biomagnifica en cada uno de los niveles trficos que constituyen la cadena alimentaria. Por lo anterior, y de acuerdo con el Programa Internacional de Seguridad Qumica (PSIQ) de la Organizacin Mundial de la Salud (OMS), la forma ms riesgosa de exposicin deriva de la ingestin de pescado conteniendo niveles elevados de metilmercurio.

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    Tambin puede darse la exposicin a partir del consumo de medicamentos y cosmticos que contengan mercurio y del contacto con otros productos descritos previamente, en todos los casos, la magnitud de la exposicin puede variar grandemente. Para determinar la exposicin humana, es preciso tomar en cuenta el ingreso diario de mercurio al organismo por distintas vas (por ejemplo ingestin de alimentos), la forma particular de mercurio que ingresa (por ej. el metilmercurio) y el tiempo de retencin dentro del organismo. El mercurio, en contacto con el agua, se transforma en un potente veneno cuyo efecto tarda unos 50 aos en desaparecer. Afecta a animales y plantas, y, por la cadena alimenticia, tambin al hombre. Los elementos ms frecuentes de contaminacin de suelos provocados por la mala disposicin final de los residuos de lmparas fluorescentes son los metales como el mercurio, zinc, nquel, cadmio, plomo, y manganeso. Efectos txicos en seres humanos La exposicin a concentraciones elevadas del mercurio puede provocar daos permanentes en el cerebro, los riones y en los fetos en desarrollo, como ocurri en los habitantes de Minamata en Japn que ingirieron pescado contaminado con mercurio o con la poblacin de Guatemala que ingiri semillas tratadas con mercurio. En particular, el sistema nervioso es muy sensible a los efectos del mercurio, los cuales se manifiestan por distintos tipos de desrdenes que son ms severos conforme la exposicin aumenta: irritabilidad, nerviosismo, temblor, cambios en la visin y audicin, problemas de memoria. Aunado a lo anterior, exposiciones de corta duracin a vapores conteniendo concentraciones elevadas de mercurio metlico, as como exposiciones continuas por largos periodos a concentraciones menores, pueden daar los pulmones, causa nusea, vmito o diarrea, elevar la presin sangunea y causar irritacin de la piel y de los ojos. La absorcin del mercurio depende de su forma qumica, por ejemplo, el metilmercurio se absorbe en 90% y el cloruro de mercurio slo en 2%. Los nios son especialmente vulnerables a los efectos del mercurio ya que pasa ms a su cerebro que en el adulto e interfiere con su desarrollo. Efectos txicos en animales En los animales produce los mismos efectos que en las personas, en ellos han sido estudiados los efectos de la exposicin de corta y larga duracin a travs del agua, de los alimentos o de la inhalacin de polvo. Estos estudios muestran que por va oral el mercurio inorgnico puede ocasionar dao renal, efectos en la presin sangunea y el estmago, as como reacciones autoinmunes y

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    alteraciones en el sistema nervioso. Por su parte, la exposicin a corto plazo afecta a fetos. El mercurio orgnico en exposiciones a largo plazo provoca dao renal, estomacal, intestinal, alteraciones en la presin sangunea, efectos adversos en el feto, esperma y rganos reproductivos masculinos, adems de abortos espontneos y muertes al nacer; el sistema nervioso es ms sensible que los otros rganos a los efectos txicos de estos compuestos; tambin hay indicios de que pudiera ocasionar cncer renal.

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    III. DATOS ESTADSTICOS En el pas operan tres fabricantes principales de lmparas fluorescentes que son: General Electric, Osram y Phillips. Los datos de produccin de lmparas que tienen como componente el mercurio, se presentan en el siguiente cuadro: Cuadro 1.- Tipos de lmparas y contenido de mercurio

    Ao Tipo de Lmparas Produccin (millones)

    Contenido Hg/unidad

    Contenido Total de Hg

    (kg)

    Produccin Nacional

    (%) 1996 Fluorescentes 22 40 mg 880 100

    Compactas (112/T8) 4 10 mg 40 20

    1997 Fluorescentes 25 40 mg 1000 95 Compactas

    (112/T8) 5 10 mg 50 20

    1998 Fluorescentes 27 35 mg 945 80 Compactas

    (112/T8) 6 10 mg 60 20

    1999 Fluorescentes 30 30 mg 900 75 Compactas

    (112/T8) 7 5 mg 35 20

    Fuente: Informacin proporcionada por la Cmara Nacional de Manufacturas Elctricas (CANAME), 2000. Al igual que ocurre en el resto del mundo, se ha ido reduciendo o eliminando el empleo de mercurio en ciertos usos como es su utilizacin en la produccin de lmparas. Cuadro 2.- Consumo de mercurio por lmpara producida (1996-1999)

    Ao Contenido Total de Hg

    (kg)

    Kg de Hg / unidad producida

    1996 920 0.035 1997 1050 0.035 1998 1005 0.030 1999 935 0.025

    Fuente: Informacin proporcionada por la Cmara Nacional de Manufacturas Elctricas (CANAME), 2000.

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    Segn informacin de General Electric1 el volumen de produccin de lmparas con contenido de mercurio es:

    Produccin anual: 8,700,000 unidades Contenido promedio de mercurio 20 - 25 mg/unidad Ventas mercado mexicano 95% - 97% Ventas exportacin: 3% - 5%

    Grfica 1.- Uso de Lmparas Fluorescentes en Mxico

    Fuente: General Electric, 1997.

    Segn datos del INEGI, el 50% de la demanda nacional de lmparas est en tan slo siete estados de la repblica, donde el Distrito Federal participa con un 11% de la demanda.

    Grfica 2.- Distribucin de Demanda de Lmparas en Mxico

    Fuente: Instituto Nacional de Estadstica, Geografa e Informtica, 1993.

    1 Informacin proporcionada en mayo de 1997 al Instituto Nacional de Ecologa.

    Comercial45%

    Industrial32%

    Pblico18%

    Residencial5%

    Guanajuato4%Michoacn

    4%

    Jalisco7%

    Veracruz8%

    Estado de Mxico

    12%

    Distrito Federal11%

    Puebla5%

    Otros49%

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    Conforme a los resultados de un estudio contratado por Ericsson Telecom, referente a la toxicidad al ambiente (anlisis CRETIB) de una lmpara de vapor de mercurio, las concentraciones de ste componente rebasan hasta en 350% los lmites permisibles conforme a la NOM-052-ECOL-1993 (Cuadro 3). Cuadro 3.- Concentraciones de diferentes constituyentes inorgnicos principales, de lmparas de vapor de mercurio

    Constituyentes inorgnicos principales

    Resultados (mg/MTRA)

    Resultados (mg/kg)

    Concentraciones Mximas Permisibles

    (mg/kg) Arsnico 2.627 5.027 5.0 Cadmio 0.627 1.20 1.0 Mercurio 39.58 75.74 0.2 Plomo 16.819 32.183 5.0 Fuente: Anlisis CRETIB de una lmpara de vapor de mercurio, realizado por Desarrollo Ecolgico Industrial para Ericsson Telecom.

    Informacin sobre las emisiones al ambiente de mercurio, en Mxico En Mxico no se dispone todava de un inventario preciso sobre la generacin de residuos que contengan mercurio. Recientemente, se inici un estudio piloto apoyado por el Instituto de las Naciones Unidas para la Formacin y la Investigacin (UNITAR), cuyo propsito es establecer un Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes (RETC), el cual es un inventario multimedios que permitir construir una base de datos sobre diversos contaminantes, entre ellos el mercurio.

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    IV. MARCO REGULATORIO Legislacin y reglamentos En Mxico no existe un marco regulatorio para el manejo de los residuos de lmparas fluorescentes y no se han formulado normas para estos residuos especficos. En las leyes que derivan de la Constitucin Poltica de los Estados Unidos Mexicanos solo hay elementos que permiten regular la contaminacin por mercurio como a continuacin se observa en el Cuadro 4. Cuadro 4.- Normatividad referente al mercurio, en Mxico.

    Ley Reglamento Normas Oficiales Mexicanas

    Entidad Responsable

    Ley General del Equilibrio Ecolgico y la Proteccin al Ambiente

    Reglamento de Residuos Peligrosos NOM-052-ECOL-1993

    NOM-053-ECOL-1993 SEMARNAT PROFEPA

    Ley de Aguas Nacionales

    Reglamento de Aguas Nacionales

    NOM-031-ECOL-1993 NOM-071-ECOL-1994

    SEMARNAT PROFEPA

    Ley General de Salud Reglamento para el Control Sanitario de las Actividades, Establecimientos, Productos y Servicios

    NOM-071-ECOL-1994 NOM-118-SSA1-1994 SSA

    Ley Federal del Trabajo

    Reglamento de Seguridad, Higiene y Medio Ambiente del Trabajo

    NOM-010-STPS-1994 STPS

    Ley Federal de Sanidad Animal

    NOM-016-ZOO-1994 SAGARPA

    Ley de Caminos Puentes y Autotransporte Federal

    Reglamento para el Transporte Terrestre de Materiales y Residuos Peligrosos

    NOM-002-SCT2/1994 STC

    Ley Federal de Armas de Fuego y Explosivos

    Reglamento de Armas de Fuego y Explosivos

    SEDENA

    Ley de Industrias Mineras

    Reglamento para las Actividades Mineras

    SECOFI

    De las leyes y los reglamentos se derivan las Normas Oficiales Mexicanas (NOM), que son de aplicacin federal, y han sido formuladas con la participacin de los diferentes sectores gubernamentales, acadmicos y la industria, y sometidas a consulta pblica antes de su publicacin definitiva, hasta la fecha se han publicado slo normas que regulan el uso del mercurio pero ninguna para regular el manejo de los residuos de lmparas fluorescentes como se puede observar en el Cuadro 5. La entidad encargada de vigilar el cumplimiento de estas normas es la Procuradura Federal de Proteccin al Ambiente.

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    Cuadro 5.- Normas Oficiales Mexicanas relacionadas con la regulacin del mercurio

    Norma Tipo de Reglamento

    NOM-052-ECOL-1993 Que establece las caractersticas de los residuos peligrosos, el listado de los mismos y los lmites que hacen a un residuo peligroso por su toxicidad al ambiente

    NOM-053-ECOL-1993 Que establece el procedimiento para llevar a cabo la prueba de extraccin para determinar los constituyentes que hacen a un residuo peligrosos por su toxicidad al ambiente

    NOM-001-ECOL-1996 Que establece los lmites mximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales

    NOM-002-ECOL-1996 Que establece los lmites mximos permisibles de contaminantes en descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado urbano o municipal

    NOM-117-SSA1-1994

    Bienes y servicios. Mtodo de prueba para la determinacin de cadmio, arsnico, plomo, estao, cobre, fierro, zinc y mercurio en alimentos, agua potable y agua purificada por espectrometra de absorcin atmica

    NOM-048-SSA1-1993 Que establece el mtodo normalizado para la evaluacin de riesgos a la salud como consecuencia de agentes ambientales

    NOM-118-SSA1-1994 Bienes y servicios. Materias primas para alimentos, productos de perfumera y belleza. Colorantes y pigmentos inorgnicos. Especificaciones sanitarias

    NOM-016-ZOO-1994 Anlisis de mercurio en hgado, msculo y rin de bovinos, equinos, porcinos, ovinos y aves por espectrometra de absorcin atmica

    NOM-010-STPS-1994

    Relativa a las condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo donde se produzcan, almacenen o manejen sustancias qumicas capaces de generar contaminacin en el medio ambiente laboral

    NOM-002-SCT2/1994 Listado de las sustancias y materiales peligrosos ms usualmente transportados.

    Proy-NOM-098-ECOL-2000

    Proteccin Ambiental- Incineracin de residuos especificaciones de operacin y lmites de emisin de contaminantes (Este proyecto de norma, que establece como lmite de emisin de mercurio 0.07 mg/m3)

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