MARCO TEÓRICO
6.1. MÉTODO DE MUESTRO DE GASES DE DIÓXIDO DE AZUFRE (SO2)
6.1.1. Dióxido de azufre (SO2)
Según el Dr. Jaime A. Moragues el dióxido de azufre (SO2) se genera por
oxidación del azufre contenido en los combustibles al quemarse estos.
Actualmente su nivel tiende a bajar dado que se exigen combustibles con bajo
contenido de azufre. Como el SO2 es soluble en agua, interacciona física y
químicamente con la humedad ambiente. Reacciona fotoquímica y
catalíticamente con otros componentes de la atmósfera. La cinética de las
reacciones son complejas, algunas de las cuales no son entendidas. El SO2
puede ser catalíticamente oxidado a SO3 en presencia de óxidos de nitrógeno.
El SO3 luego convierte óxidos básico a sulfato. La tasa de oxidación de SO2 a
sulfatos varía de 0,17 % / hora a 50 % / hora, dependiendo de la humedad
relativa y la presencia y concentración relativa de otros contaminantes. La tasa
es típicamente más rápida en zonas urbanas. El SO2 puede ser foto oxidado a
ácido sulfúrico (H2SO4) en aerosol en la presencia de vapor de agua y más
rápidamente cuando está presente hidrocarburos, dióxido de nitrógeno o
compuestos de hierro o de manganeso.
Debido a las interacciones complejas del SO2 con otros contaminantes es muy
difícil determinar tiempo de residencia y vida media. En general la vida media
va de una hora a varios días. La vida media más corta es característica del
SO2 urbano donde existen muchos otros contaminantes. Un decaimiento
exponencial con una vida media de tres horas es típica de una ciudad. Se ha
encontrado que el océano es el mayor sumidero de SO2.
El dióxido de azufre, por su carácter ácido, tiene efectos irritativos sobre las
vías respiratorias, creando problemas de bronquitis obstructiva. Al encontrarse
en presencia de partículas en suspensión, la sinergía producida por ambas
sustancias aumenta su agresividad. Su solubilidad en agua y posible
transformación a ácido sulfúrico, así como su propio carácter ácido, permiten
que origine problemas puntuales en regiones de alta sensibilidad del sistema
respiratorio.
La temperatura en un punto dado tiene un pequeño efecto directo sobre la
concentración de SO2. Sólo gradientes de temperatura, principalmente en el
sentido vertical, tienen alguna influencia. Sin embargo, la temperatura ambiente
puede influenciar la emisión de SO2 (en realidad su producción), sobre todo
cuando se quema combustibles para calefacción.
También si la generación de electricidad es fundamentalmente térmica, los
requerimientos de refrigeración en verano influye en la emisión de SO21.
6.1.2. Métodos de muestreo
Según el SDE2 las metodologías para muestreo dentro del monitoreo
atmosférico de SO2 pueden ser divididas en estos tipos genéricos:
muestreadores pasivos y activos, sensor remoto, bioindicadores.
Muestreadores pasivos para el SO2.Estos dispositivos de toma de muestra, generalmente con forma de tubo o
disco, colectan el SO2 por medio de su adsorción y absorción en un
sustrato químico. Después de su exposición por un apropiado período de
muestreo (desde un par de horas hasta un mes), la muestra se regresa al
laboratorio, donde se realiza la desorción del SO2 y después le analiza
cuantitativamente.
Las principales ventajas de este muestreo son su simplicidad y bajo costo.
Sin embargo el tiempo de resolución de esta técnica es limitado. Existen
varias técnicas de muestreos, entre los ellos hay que diferenciar los que
específicamente se utilizan en puntos fijos de muestreo, para monitorear
calidad de aire, especialmente para estudios de fondo y muestreos de
amplia cobertura espacial; y los pasivos personales, que la gente puede
llevar puestos y se utilizan principalmente en estudios epidemiológicos,
donde se puede determinar por ejemplo la exposición personal durante
una jornada de 8 horas de trabajo a un determinado contaminante.
1 Ministerio de Desarrollo Social y Medio Ambiente - Secretaría de Desarrollo Sustentable y Política Ambiental2 Área De Desarrollo Sostenible Y Salud Ambiental
Tipos de Equipo para Muestreo Pasivo
TIPO DE
EQUIPO
CONTAMINANTE RECOMENDACIONES
Distintos
Pasivos
Principalmente
para vapores
inorgánicos como
el SO2.
Deberá seleccionarse una
membrana inerte para evitar
efectos en el gas muestreado.
Tubos de
Difusión:
absorbentes y
adsorbentes
El tiempo de almacenaje
deberá ser lo más corto posible
utilizándose un congelador.
Tubos de
Difusión: Tubos
de “Palmes”
Es muy importante que se
coloque protegido del viento,
para que su factor de difusión
sea constante.
Metodología de Muestreo Pasivo para la especie gaseosa
contaminante SO2
CONTAMINANT
EMETODOLOGÍA ANÁLISIS COMENTARIOS
SO2 Método colorimétrico de
West-Gaeke o de
Tetracloromercurato
Espectrofotometría
(Pararrosanilina).
Inestabilidad de la
muestra y problemas
con su disposición
Método de Hangarthner,
utilizando tubos de difusión
de Palmes, con una mezcla
de trietanolamina/glicol
como reactivo
Espectrofotometría
(Pararrosanilina).
No se obtiene
concordancia
adecuada con otros
métodos de métodos
de medición.
Método de Hargreaves y
Atkints, utilizando tubos de
Palmes e Hidróxido de
potasio y glicerol como
reactivos
Cromatografía de
iones.
Técnica de análisis
sensible al pH, por lo
que recomienda
cromatografía de
iones
Método de Fern, utilizando
un filtro impregnado con
Método de Thorin
después de
Metodología
comúnmente usada
carbonato de sodio y
glicerina como reactivos.
intercambio iónico.
en ciudades urbanas
y estudios de fondo
en Suecia.
Método que utiliza como
reactivos a TEA
(Trietanolamina) y
carbonato de sodio.
Metodología
comúnmente usada
en ciudades urbanas
y estudios de fondo
en Suecia.
La espectrofotometría (según la UNMSM)
Se basa en principios colorimétricos y comúnmente se una para medir
la concentración de dióxido de azufre SO2. En este proceso, los
colorantes y productos químicos se combinan con una solución que
contiene dióxido de azufre. El color de la solución da lugar a diferentes
cantidades de luz absorbida. La cantidad de luz absorbida, medida con
un espectrofotómetro, indica la cantidad presente de SO2.
MÉTODO PRINCIPIO CONTAMINANTE
Espectrofotometría
Se forma soluciones
coloreadas mediante la
mezcla de los reactivos
con los contaminantes.
SO2
Muestreadores activos.A diferencia de los muestreadores pasivos, este tipo de equipos requieren
energía eléctrica para bombear el aire a muestrear a través de un medio
de colección físico o químico. El volumen adicional de aire muestreado
incrementa la sensibilidad, por lo que pueden obtenerse mediciones diarias
promedio. Los muestreadores activos más utilizados actualmente son los
burbujeadores acidimétricos para medir SO2 y el método gravimétrico de
Altos Volúmenes (High Vol.) para partículas totales y fracción respirable
según la EPA3. De cualquier manera para la investigación de aerosoles y
gases ácidos se están usando filtros empacados y sistemas. Aunque estos
muestreadores son más caros y complejos que los muestreadores pasivos,
son relativamente fáciles de operar, confiables y han proporcionado la
3 Agencia de Protección Ambiental
base de datos de mediciones en la mayor parte del mundo a lo largo de
más de quince años. La continuidad de esta base de datos es muy
importante para poder deducir tendencias a largo plazo.
Sensores remotos.Los sensores remotos a diferencia de los monitores automáticos, pueden
proporcionar mediciones integradas de multicomponentes a lo largo de una
trayectoria específica en la atmósfera (normalmente mayor a 100 m.), y
sistemas más complejos, pueden hasta proveer mediciones con rangos de
resolución a lo largo de la trayectoria. Se han llegado a detectar por
ejemplo hasta 5 ppb de SO2, en un patrón de 1 km. Sistemas móviles
pueden proporcionar mapas tridimensionales detallados de
concentraciones de contaminantes dentro de un área por un período de
tiempo limitado. Algunos de estos controles remotos se han llevado a cabo
por medio de instrumentos montados en aviones o en satélites, cuyos
métodos incluyen el uso de correlaciones espectrométricas, el reflejo de la
luz solar en las partículas de los aerosoles, absorción infrarroja y emisión
espectroscópica, láser de color y de inducción infrarroja fluorescente y la
aplicación de técnicas astronómicas.
Las aplicaciones de los sensores remotos son muy especializadas y
particularmente se utilizan para investigaciones cerca de las fuentes de
emisión, en las plumas de las chimeneas y para mediciones verticales de
contaminantes gaseosos y aerosoles en la atmósfera. Sin embargo, desde
un punto de vista comercial son instrumentos muy caros y
extremadamente complejos, y presentan además dificultades con la
validación de sus datos, niveles de confianza y calibración. Se requiere de
un gran esfuerzo especializado y un cuidadoso control de calidad para
operar exitosamente estos sistemas y producir datos confiables.
Bioindicadores.Actualmente se ha mostrado gran interés en el uso de bioindicadores para
estimar algunos factores ambientales, entre los que se incluyen la calidad
del aire, particularmente en la investigación de sus efectos. El término
biomonitoreo, (el cual implica generalmente el uso de plantas para
monitorear el aire) cubre una multitud de muy diferentes muestreos y
enfoques de análisis con muy diferentes grados de sofisticación y
desarrollo. Los métodos incluyen:
Uso de la capacidad de la planta para acumular contaminantes o sus
metabolitos en el tejido de la planta, como en el caso de las agujas del
abeto para azufre total y de los pastos para fluoruros, azufre y algunos
metales pesados. El tejido de la planta deberá ser colectado y
analizado por métodos clásicos.
Estimación de los efectos de los contaminantes en la apariencia de las
plantas, como el efecto del SO2 en los líquenes. La estimación puede
llevarse a cabo en el campo por expertos y no se necesitan análisis de
laboratorio.
El Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático de México utiliza
también en sus estudios realizados el método de Analizador de SO2
(Fluorescencia pulsante).
Analizador de so2 (fluorescencia pulsante).Los analizadores de Dióxido de Azufre emplean el principio de
fluorescencia pulsante que se basa en el hecho de que las moléculas de
SO2 absorben radiación ultravioleta (UV) a una longitud de onda en el
intervalo de 210-410nm, entrando en un estado instantáneo de excitación
para posteriormente decaer a un estado de energía inferior, emitiendo un
pulso de luz fluorescente de una longitud de onda mayor en el intervalo de
240 a 410nm.
La intensidad de la luz fluorescente emitida es proporcional a la
concentración de SO2, (Jahnke, 1993). El principio de operación y los
componentes básicos de un analizador de este tipo se muestran en la
siguiente figura:
6.2. MÉTODO DE MUESTRO DE GASES DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NO2)
6.2.1. Óxido de nitrógeno (NO2)
Es recolectado burbujeando la muestra de aire, en el seno de una solución de
hidróxido de sodio, que forma una solución estable de nitrito de sodio. El ion
nitrito formado durante el muestreo, es determinado colorimétricamente,
haciendo reaccionar el reactivo absorbente expuesto al muestreo con ácido
fosfórico, sulfanilamina de dihidrocloruro de N- 1- naftiletilendiamina.
El método es aplicable a muestra de 24 horas en el campo y posterior al
análisis de laboratorio con la técnica de espectrofotometría. (Humberto Bravo
A. y Rodolfo Sosa E.)
6.2.2. Métodos de muestreoMétodo de referencia para la determinación de bióxido de nitrógeno método de
24 horas de muestreo.
Método de griessEste método se basa en la absorción del dióxido de nitrógeno en disolución
poro formación del azo colorante. El compuesto formado de color rosa-
violeta permite la determinación espectofotométrica a una longitud de onda
de 550 nm.
Preparación de las disoluciones patrónPara la calibración del método, se utiliza patrones de nitrito sódico,
sabiendo la equivalencia entre los moles de nitrito sódico que producen el
mismo color que 1 mol de dióxido de nitrógeno.
Contaminante NOx: Para tomar la muestra se hace burbujear el
contaminante Dióxido de Nitrógeno en el tren de muestreo que
contiene el equipo, para hacer esta recolección del gas se utiliza la
solución absorbente la cual se prepara como se describe en el
numeral esta solución es adicionada en el tubo del centro en el tren
de muestreo. Se deja por 24 horas para que el equipo absorba aire
de los alrededores y se burbujee en dicha solución el contaminante
dióxido de nitrógeno.
Analizador de NOx (Quimiluminiscencia). La quimioluminiscencia es
una técnica analítica basada en la medición de la cantidad de luz
generada por una reacción química. Los analizadores de Óxidos de
Nitrógeno, NOx utilizan este principio a partir de la reacción que
tiene lugar entre el óxido nítrico (NO) contenido en la muestra de
aire y el ozono (O3) que genera, en exceso, un dispositivo que es
parte de los componentes del instrumento. La luz emitida se
encuentra en el intervalo del infrarrojo entre 500 y 3000 nm de
acuerdo a la siguiente reacción:
El NO en una muestra de aire reacciona con el O3 para formar
dióxido de nitrógeno en estado de excitación (NO2*).
Posteriormente, cuando el dióxido de nitrógeno generado vuelve
al estado inicial emite una luz característica en una cantidad
proporcional a la concentración del NO contenido en la muestra
(Jahnke, 1993). En la Figura se muestran los componentes
básicos del módulo óptico de un analizador de NOx.
La generación del O3 se lleva a cabo tratando oxígeno del aire con luz UV
dentro de un tubo de cuarzo. El O3 generado se suministra en exceso a la
cámara de reacción para asegurar una reacción completa de tal manera que la
luz emitida sea directamente proporcional a la cantidad de NO presente. La
concentración de NOx se determina en dos etapas de medición. Cuando la
muestra llega directamente a la celda de reacción sin pasar por el convertidor
la concentración detectada corresponde a la concentración del NO existente y
la lectura es guardada por el microprocesador. Cuando la muestra pasa por el
convertidor y llega hasta la celda de reacción el NO2 se convierte en NO y la
concentración detectada se suma a la del NO de la etapa anterior y se reporta
como NOx total. La concentración de NO2 corresponde a la diferencia entre las
lecturas registradas de NO y NOX.
6.3. MÉTODO DE MUESTRO DE GASES DE MONÓXIDO DE CARBONO (CO)
6.3.2. Monóxido de carbono (CO)
El gas de monóxido de carbono es un gas incoloro, no irritante, inodoro, y sin
sabor que se encuentra tanto en el aire de interiores como de exteriores. Se
produce cuando el combustible de carbón no se quema por completo y es
producido tanto por actividades humanas como por fuentes naturales. La fuente
más importante de monóxido de carbono producido por los seres humanos es
el tubo de escape de los automóviles. Los niveles de monóxido de carbono en
el aire de interiores varían dependiendo de la presencia de artefactos como
calentadores de ambientes de queroseno o gas, calderas, cocina (estufa) de
leña, generadores y otros equipos que funcionen con gasolina. El humo del
tabaco también contribuye a los niveles de monóxido de carbono en el aire de
interiores. La industria también usa monóxido de carbono para fabricar
compuestos como el anhídrido acético, los policarbonatos, el ácido acético y la
policetona. Resulta de la combustión incompleta del carbono:
Quemadores de carbón, gas y fuel ( altos hornos 30 % CO)
Escapes de los gases residuales de motores de combustión interna (5 – 15
%)
Humo de cigarrillos ( 6% CO humo de combustión )
Soldadura autógena con soplete oxiacelenico .
Combustión incompleta materia orgánica carbonosa: papel, madera,
gasolina, aceites.
Para el muestreo de este gas se emplean trenes de muestreo (método
dinámico) donde se atrapa el gas en solución captadora. El flujo de muestreo
es de 1,5 litros por minuto durante una hora. El análisis se realiza por
turbidimetría y los resultados se expresan en microgramos por metro cúbico
(μg/m3).
6.3.3. Métodos de muestreo
Analizador de CO (fotometría infrarroja, ir)
Los analizadores de Monóxido de Carbono, CO, se sirven del principio
de operación que se basa en la capacidad que tiene este gas para
absorber energía en determinadas longitudes de onda. En los equipos
de medición que utilizan este principio se mide la absorción de luz
infrarroja, llevada a cabo por las moléculas de CO en intervalos
relativamente pequeños de longitudes de onda centradas sobre la
región de máxima absorción del contaminante.
En los analizadores de CO se aplica una variación denominada filtro de
correlación de gas cuyo funcionamiento se muestra en la siguiente
figura:
En este caso el haz de luz infrarroja pasa por un filtro rotatorio integrado
por dos celdas, una de las cuales contiene CO en alta concentración y
la otra N2 como blanco para crear el haz de referencia de modo tal que
el detector mida la diferencia de energía entre la radiación absorbida en
la celda de muestra y la señal modulada por la alternancia entre los
filtros de gas. La señal del detector es procesada y acondicionada por
microprocesadores para desplegarla como una lectura de concentración
de CO.
6.4. MÉTODO DE MUESTRO DE HIDROGENO SULFURADO (H2S)
6.4.1. Hidrogeno sulfurado (H2S)
El sulfuro de hidrógeno, denominado ácido sulfhídrico en disolución acuosa
(H2Saq), es un hidrácido de fórmula H2S. Este gas, más pesado que el aire, es
inflamable, incoloro, tóxico, odorífero: su olor es el de materia orgánica en
descomposición, como de huevos podridos. A pesar de ello, en el organismo
humano desempeña funciones esenciales. Entre sus aplicaciones está:
Tradicionalmente el ácido sulfhídrico se ha empleado en analítica cualitativa, en
la marcha catiónica para precipitar los cationes de metales pesados del grupo II
de la marcha analítica, que luego se separan por otros métodos. Los
precipitados amorfos pueden ser negros (en su mayoría) o blancos.
Una sal conjugada, el sulfuro de sodio (Na2S), se usa como envejecedor
(simulación de antigüedad) de bronces (candados, orfebrerías). También el
Na2S se utiliza por ejemplo en preparación de cuero (curtiduría).
El sulfhídrico es responsable del ennegrecimiento de algunas pinturas basadas
en carbonato de plomo, por formación de sulfuro plumboso (sulfuro de plomo
II), (PbS), de color negro. En algunos casos esto se puede remediar mediante
aplicación de peróxido de hidrógeno (agua oxigenada): (H2O2), que oxida el
PbS a sulfato de plomo (II) (PbSO4), de color blanco. Es compuesto de partida
en algunas síntesis orgánicas.
Recientes estudios parecen demostrar que si bien en determinada dosis
disuelta en agua el ácido sulfhídrico es venenoso para animales y plantas, en
pequeñas dosis (1 parte por 1.000 millones) puede incrementar la velocidad de
crecimiento de las mismas. Así lo afirma un estudio de los profesores Fredeirck
D. Dooley, Suven p. Nair y Peter D. Ward de la Universidad de Washington.
6.4.2. Método de muestreoAparatos y material para la toma de muestra:
Bomba de muestreo.
Se requiere una bomba tipo P capaz de mantener un funcionamiento
continuado durante todo el tiempo de muestreo requerido. El caudal de
la bomba debe mantenerse constante dentro de un intervalo de ± 5%
del caudal fijado durante su calibración. La bomba cumplirá los
requisitos recogidos en UNE EN 1232 (10.4).
Medidor de caudal externo:
Para la calibración de la bomba de muestreo, calibrado frente a un
patrón primario (trazable a patrones nacionales o internacionales). Es
recomendable la utilización de un medidor de caudal de burbuja ya
que sus lecturas son independientes de la temperatura y la presión
atmosférica.
Muestreador:
Diseñado para captar la fracción inhalable definida en UNE-EN 481
(10.9), que cumpla con lo establecido en UNE-EN 13205 (10.10) y
CEN/TR 15230 (10.11), y que sea compatible con el filtro y el sistema
de muestreo utilizado.
Filtros:
Para la captación de la muestra, con una eficacia de retención no
inferior al 99,5 % para partículas con un diámetro de difusión de 0,3
μm (2.2 de ISO/TR 7708) (10.6). Los filtros utilizados en este método
son de poli cloruro de vinilo (PVC) de 37 mm de diámetro y 5 μm de
tamaño de poro, por considerarlos los más adecuados a tenor de los
resultados obtenidos en el ensayo de selección de filtro.
Toma de muestra 1. Se calibra la bomba de muestreo con un sistema representativo
de la toma de muestra real (UNE-EN 1232) (10.4), a un caudal
aproximado de 2 l/min, utilizando un dispositivo para la medición
precisa del caudal (véase 5.1.2). Se anotan la temperatura y
presión ambiental durante la calibración de la bomba de
muestreo por si fuera necesario efectuar algún tipo de
corrección.
2. Se monta el filtro en un muestreador adecuado (véase 5.1.3). El
filtro se manipulará únicamente con pinzas de puntas planas. El
muestreador se cerrará con tapones adecuados hasta ser
instalado para comenzar el muestreo.
3. Antes de comenzar el muestreo se retiran los tapones que
protegen el muestreador y se conecta este a una bomba de
muestreo, mediante un tubo flexible asegurándose de que no
existen fugas.
4. Para muestreos personales se coloca el muestreador en la zona
de respiración del trabajador, por ejemplo, sujeto en la solapa.
La bomba de muestreo se sujeta en el cinturón o en cualquier
otro lugar de la ropa del trabajador, procurando evitar
estrangulamientos del tubo flexible. En el caso de muestras en
emplazamientos fijos, se debe elegir la localización adecuada del
muestreo (véase 5.2.2 de UNE - EN 689).
5. Se pone en marcha la bomba para comenzar el muestreo y se
anotan el caudal, la hora de comienzo y final de la toma de
muestra, y si fuera necesario la temperatura y la presión
atmosférica del aire.
6. Al finalizar la toma de muestra, se anotan el caudal y el tiempo
de muestreo. El caudal se deberá haber mantenido durante la
toma de muestra dentro del ± 5 % del valor nominal. Las
muestras no serán válidas si el caudal no se ha mantenido
dentro de los límites fijados. Se retira el muestre ador del
sistema de muestreo y se vuelven a poner los tapones para
cerrarlo. Se registran la referencia de la muestra y todos los
datos del muestreo.
7. Por cada lote de muestras tomadas en las mismas condiciones
se adjuntarán 1 o 2 filtros que serán etiquetados como blancos.
Estos filtros habrán sido sometidos exactamente a la misma
manipulación que las muestras, excepto que a través de ellos no
se habrá hecho pasar aire. Se recomienda al menos un filtro
blanco por cada 10 filtros de muestra.
8. Las muestras se enviarán lo antes posible al laboratorio,
pudiendo almacenarse a temperatura ambiente. El envío de las
muestras debe efectuarse en recipientes adecuados, para
prevenir posibles daños o pérdidas de muestra durante el
transporte El análisis se llevará a cabo dentro de los 14 días
siguientes a la toma de muestra (véase la tabla 4 del anexo A).
Procedimiento de análisis
Condiciones cromatográficas
Unas condiciones típicas de trabajo para el cromatógrafo iónico equipado
según se indica en el apartado (5.2) serían las siguientes: Caudal de la
bomba: 1,2 ml/min Intensidad aplicada (supresora): 24 mA Temperatura
del horno: 35 o C Eluyente: Na2 CO3/NaHCO3 3,5 mM/1,0 mM Volumen
de inyección: 25 μl.
Preparación de patrones de calibración
La concentración de los patrones de calibración deberá ser tal que la
concentración de las muestras a analizar se encuentre siempre dentro del
intervalo que cubren dichos patrones. Para los intervalos de trabajo
descritos en el método se recomiendan las siguientes concentraciones: 1;
5; 10; 20, 30 y 50 μg/ml que corresponden a concentraciones ambientales
de 0,05; 0,25: 0,5; 1; 1,5 y 2,5 mg/m3 para una muestra de 200.
6.5. MÉTODO DE MUESTRO DE OZONO (O3)
6.5.1. Ozono (o3)
El ozono es un gas incoloro, invisible y de olor agradable. Se trata de una
molécula formada por tres átomos de oxígeno (O3), a diferencia de la molécula
de oxígeno que respiramos y que está formada por dos átomos (O2). El tercer
átomo del ozono tiene una gran tendencia a separarse de la molécula de ozono
y a combinarse con otros elementos químicos, oxidándolos. Esta característica
hace del ozono un gas muy reactivo, que puede tener efectos corrosivos sobre
los materiales y, a determinadas concentraciones, efectos irritantes sobre las
mucosas de los seres vivos. El ozono no es emitido directamente por ningún
foco contaminante. El ozono es un contaminante secundario que se forma a
partir de otros contaminantes atmosféricos primarios (los NOX y compuestos
orgánicos) en presencia de una elevada radiación solar.
El ozono afecta a la salud humana a través de la alta reactividad que muestra
en presencia de compuestos orgánicos con doble enlace, como por ejemplo
proteínas y elementos constitutivos de las células. Esto conduce a
transformaciones químicas que pueden dar lugar a mutaciones a nivel celular,
cuando esta sustancia penetra al organismo a través de las vías respiratorias.
Es uno de los contaminantes de mayor estudio en el campo epidemiológico por
sus efectos nocivos sobre la salud humana.
6.5.2. Métodos de muestreo
Para su determinación se existen distintos métodos, de las cuales dentro de los
métodos de medida en continuo las más usadas son:
Quimioluminiscencia en fase gas
CIAMAT (2002) en su libro Química analítica de los contaminantes
medioambientales define a la Quimioluminiscencia en fase gas “Es una de
las técnicas que existen para la medida continua de ozono en aire
ambiente, y se basa en la detección de fotones producidos en la reacción
exotérmica entre etileno y ozono:
La intensidad de la emisión de luz quimioluminiscente (350-550nm) es
proporcional a la concentración de ozono de la muestra en aire siempre
que el etileno esté en exceso. Otras olefinas alifáticas dan también
quimioluminiscencia con ozono, a bajas presiones. La ventaja del sistema
etileno-ozono es que a presiones cercanas a la atmosférica la emisión
quimioluminiscente que se produce es fácilmente detectable, lo que
permite simplificar el sistema de captación de muestra.
Los flujos regulados de aire de muestra y etileno se mezclan en la cámara
de reacción donde los fotones producidos son detectados por un tubo
fotomultiplicador, cuya fotocorriente de salida es posteriormente
amplificada y procesada electrónicamente. El método es adecuado para la
medida de concentraciones de ozono en el rango de 0,001 a 100 ppm y la
respuesta es lineal en este rango siempre que los flujos de muestra y de
etileno se mantengan constantes. No existen interferencias conocidas, el
tiempo de respuesta es del orden de 1 segundo y puede alcanzarse una
precisión del 2% a 50 ppb de ozono”.
Fotometría ultravioleta
Según CIAMAT (2002) “Este método utiliza para la medida continua de
ozono la intensa banda de absorción que presenta este gas en la región
ultravioleta del espectro cuyo máximo se sitúa muy cerca de la línea de
emisión del mercurio en 254 nm. Los analizadores automáticos actuales
basados en esta técnica determina la concentración de ozono en aire a
partir de la relación entre las intensidades de luz transmitidas
secuencialmente, en la línea del espectro de 253,7 nm, por una muestra de
aire ambiental filtrada de ozono (ciclo de referencia) y una muestra de aire
ambiente (ciclo de medida), que llenan una cámara de absorción con una
longitud de paso óptico entre 70 y 100 cm. El conjunto lámpara UV-
fotodetector asegura la monocromaticidad del sistema. El filtro químico
selectivo de ozono es un elemento crítico en estos analizadores, debido al
carácter secuencial de la medida. La concentración de ozono se determina
usando la ley de absorción de Lambert-Beer mediante un microprocesador
incorporado. Esta técnica presenta dos ventajas fundamentales con
respecto a la quimioluminiscencia con etileno, como son una mayor
estabilidad de las señales de cero y de gas y el no requerir reactivos
químicos. No obstante, el método cuenta con algunas desventajas, por
ejemplo mayor tiempo de respuesta (en torno a 30 segundos) y la posible
interferencia de compuestos carbonílicos o aromáticos que absorben en la
misma región del UV y que pueden quedar retenidos al filtrar el ozono en el
ciclo de referencia, aunque normalmente las concentraciones de estos
compuestos en aire son mucho menores que la del ozono. Es necesario
efectuar una corrección por temperatura y presión del aire de muestra
distinta a las de referencia (0ºC y 1 atm). El límite de detección de esta
técnica es de 1 ppb”.
Por otro lado dentro de los métodos de mediciones pasivos para el ozono
Hackney (1995) nos indica que la tecnología de captadores pasivos para
captación de ozono troposférico se ha venido desarrollando en la última
década. Algunos de ellos, no han cumplido todos los requisitos exigibles a un
método de captación de contaminantes, sobre todo por no ser específicos del
ozono troposférico, sino por comportarse como captadores pasivos de
contaminantes oxidantes en general (O3, NOx, SOx…). (Hackney et al., 1995).
En 1991 desarrollan en la Universidad de Harvard, el captador pasivo para
ozono "Ogawa", basado en la impregnación de los filtros captadores con una
solución de iones Nitrito que al reaccionar con ozono se oxidan a ión Nitrato.
Grosjean y Hisham (1992) desarrollaron un sistema pasivo colorimétrico de
muestreo de ozono usando como colorante el carmín de índigo. Sin embargo,
este sistema mostraba una interferencia positiva con NO2 (de
aproximadamente un 15 %), el cual es otro importante oxidante atmosférico
que habitualmente se encuentra en altas concentraciones.
Así mismo Kanno y Yanagisawa (1992), desarrollaron un captador pasivo de
ozono el cual se basaba en la reacción de ozono con yoduro potásico
liberándose yodina, siendo ésta determinada por colorimetría. El inconveniente
de este método es que es inespecífico, siendo un captador de oxidantes
totales, y mostrando una interferencia positiva con NO2.
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