Técnicas de Muestreo y Medición de la Calidad del Aire

Muestreo de Aire

1. Factores que influyen en la absorción de contaminantes por un adsorbente

La cantidad de contaminantes absorbidos por una cantidad determinada de adsorbente depende de varios factores:

• Concentración de aire sobre la superficie.
• Superficie total del adsorbente.
• Temperatura.
• Presencia de otros gases que compitan por los sitios de adsorción.
• Propiedades del adsorbato (tamaño, polaridad, etc.).

2. Carbón activo y sílica gel como adsorbentes

• Sílica gel: Es una sustancia altamente polar. Adsorbe agua en mayor proporción que gases y vapores orgánicos. Esto debe considerarse al recolectar muestras en corrientes de gas con alta humedad relativa.
• Carbón activado: Es el más usado para concentrar y almacenar vapores orgánicos. Al ser no polar, no presenta los problemas de la sílica gel al tomar muestras en ambientes con alta humedad relativa.
• Otros adsorbentes: Alúmina, Chromosorb 102 y 106.

3. Elementos básicos en la calidad del aire

• Emisión: Transferencia de contaminantes desde una fuente a la atmósfera.
• Transporte: Describe los fenómenos que afectan a los contaminantes en la atmósfera entre la fuente y el receptor (dilución del contaminante, reacciones químicas).
• Inmisión: Transferencia de los contaminantes desde la atmósfera hasta cualquier receptor.

4. Área de influencia del estudio de muestreo

• Muestreos de un área o región determinada: Determinan el nivel de contaminación en una o varias localidades de una región.
• Muestreos de la contaminación causada por fuentes emisoras:
  • Fijas: La emisión se produce siempre en el mismo lugar (Ej. Una industria).
  • Móviles: Cambian su ubicación con el tiempo (tráfico de vehículos).
• Muestreos específicos: Generalmente relacionados con personas.

5. Consideraciones para la localización de puntos de muestreo

• Fuentes de emisión.
• Topografía y meteorología.
• Calidad del aire.
• Modelos de simulación.

6. Consideraciones para elegir el número de puntos en una zona

• Concentraciones más altas y variaciones implican más puntos.
• Frecuencia de muestreo.
• Población.
• Recursos.

7. Requerimientos del lugar de muestreo

• Fácil acceso.
• Seguridad: Protegido de actos vandálicos.
• Infraestructura: Electricidad, agua, líneas de teléfono.
• Obstáculos: Libre de obstáculos que dificulten la libre circulación del viento.

8. Red de muestreo: Definición y métodos de diseño

Una red de muestreo es el conjunto de estaciones de muestreo, generalmente fijas y continuas, que se establecen para medir parámetros ambientales y que cubren toda la extensión de un área determinada.

Métodos de diseño:

• Cuadrícula espacial: Suministra información detallada en cuanto a la variabilidad espacial.
• Diseño con puntos en lugares representativos: Requiere un menor número de puntos y es más económico.

9. Muestreadores pasivos: Ventajas y contaminantes estudiados

• Colectan el contaminante por adsorción o absorción en un sustrato químico. El contaminante entra en contacto con el medio de colección por difusión molecular.
• Ventajas: Simplicidad y bajo costo, lo que permite utilizar muchas unidades.
• Desventaja: Tiempo de resolución limitado; solo da información de concentraciones medias.
• Contaminantes estudiados: NO₂, SO₂, NH₃, VOC’s, O₃.
• Se emplean en puntos fijos y en estudios específicos para conocer el grado de exposición a la contaminación en personas.

10. Analizadores automáticos: Fundamentos

• Se utilizan cuando se necesita una respuesta rápida que no se puede conseguir con los muestreadores pasivos y activos.
• Su funcionamiento se basa en la medida de propiedades físicas o químicas del contaminante a medir.

11. Bioindicadores

Son sustancias químicas que se utilizan para ver la degradación y contaminación de las plantas.

12. Equipos de muestreo activo

Generalmente están constituidos por una línea de muestreo que consta de las siguientes partes:

• Entrada, tuberías.
• Sistema de medición de flujo.
• Bomba.
• Sistema de colección de muestra:
  • GASES:
    • Bolsas de plástico.
    • Recipientes evacuados.
    • Adsorción en fase líquida.
    • Adsorción.
    • Denuder.
    • Filtros impregnados.
  • PARTÍCULAS:
    • Filtros.
    • Impactadores.

13. Análisis completo de material particulado: Determinaciones

El análisis completo del material particulado es más complicado que el de una muestra gaseosa, ya que comprende las siguientes determinaciones:

• Captación de la muestra.
• Distribución de tamaños.
• Cuantificación de la masa.
• Componentes químicos.

14. Instrumentos adicionales en una línea de muestreo

• Manómetros y termómetros: Miden la caída de presión en el equipo y la temperatura para corregir el volumen de gas muestreado a condiciones estándar.
• Prefiltros: Se colocan antes del adsorbente para la eliminación de partículas que pudieran contaminar la solución absorbente.
• Contadores de tiempo: Para automatizar el equipo (apagado, encendido, muestreos en serie, etc.).

15. Métodos de análisis de gases y partículas

• Gases inorgánicos: Se analizan mediante análisis fotométrico. Los requisitos que deben cumplir estos métodos son:
  • El reactivo debe ser específico y sensible al gas que se analiza.
  • El color de reacción debe aparecer en los 30 minutos subsecuentes a la misma.
  • La absorción debe ser elevada.
  • Se tiene que cumplir la ley de Lambert-Beer, es decir, debe existir una relación lineal entre la respuesta y la concentración de analito.
  • El color de reacción ha de ser estable.
• Contaminantes atmosféricos orgánicos: Se utiliza el cromatógrafo de gases.
• Partículas:
  • Masa: Método gravimétrico, reflectometría.
  • Distribución de tamaños: Impactadores, laboratorio.
  • Análisis físico y químico: Microscopía electrónica, absorción atómica.