Introducción al Análisis atmosféricio

INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS ATMOSFÉRICO.
COMPOSICIÓN DE LA ATMÓSFERA:
El aire es el más importante elemento de los que estamos en contacto, una persona puede respirar entre 10−25
cm3 de aire.
Si en el aire ahí un contaminante, aunque sea en muy baja concentración, al respirar tanto volumen de aire,
también se respira gran cantidad de contaminantes, con lo que la peligrosidad es muy alta.
Los compuestos de la atmósfera se pueden clasificar atendiendo a sus concentraciones en:
• Compuestos mayoritarios como son: N, O, Ar.
• Compuestos minoritarios, aquellos que presentan concentraciones inferiores al porcentaje, como le
ocurre al CO2.
• Compuestos trazas, aquellos que presentan concentraciones de varios ppm, pptrillón o incluso
inferiores.
Además, vamos a tener vapor de agua, aunque este tiene gran variabilidad, tanto en el tiempo como en el
espacio.
También hay presente materia particulada, partículas en suspensión que, aparte del efecto que por si mismas
pueden provocar sobre la salud, son importantes por que pueden llevar asociadas compuestos químicos que
pueden resultar tóxicos. Estos compuestos van absorbidos sobre la superficie de la partícula y son liberados en
el interior del cuerpo, como puede ser el plomo o muchos compuestos orgánicos.
Atendiendo a la procedencia de estos compuestos se les puede clasificar en:
• Origen natural: por ejemplo muchos contaminantes son emitidos por las plantas.
• Origen antropogénico: contaminantes resultado de la actividad humana como los freones.
La procedencia de los contaminantes nos va a determinar como hay que realizar los estudios en la atmósfera:
• Origen natural: debemos medir los cambios en las concentraciones para ver si hay contaminantes.
• Origen antropogénico: se analiza la presencia de contaminantes específicos, pues el simple hecho de
que sean detectados indica contaminación.
UNIDADES:
Un aspecto a considerar a la hora de realizar análisis atmosféricos son las unidades empleadas:
• Para saber cuanto se emite, las cantidades son de masa o de volumen.
• Para saber la concentración existente hay dos formas de expresarlo:
Volumen comp. / Volumen de aire que lo contiene.
Masa comp. / Volumen de aire que lo contiene (hay que especificar temperatura y presión).
Volumen / volumen, se puede expresar como:
1
% v /v = 1ml / 100ml.
Ppm (v/v) (ppmv) = 1l / 1l.
Ppbv = 1nl / l.
Pptv = 1pl / l (1 picolitro por litro).
Masa / volumen, se puede expresar como:
Ppm.
Ppt. Indicando Presión y Temperatura.
Ppb.
La fórmula de los gases ideales:
P * V = N * R * T.
Se cumple cuando no hay interacción entre las moléculas y nos permite pasar de unidades de masa a volumen.
NATURALEZA DE LOS ANALITOS:
La composición de sustancias en la atmósfera es muy variada, pudiendo encontrar tanto sustancias gaseosas
como aerosoles, bruma o vapores.
Las sustancias que encontramos en forma gaseosa son en su mayoría orgánicos, exceptuando algún inorgánico
o mercaptano, así podemos encontrar:
• Hidrocarburos alifáticos y alicíclicos (Metano).
• Hidrocarburos aromáticos (Zen).
• Orgánicos nitrogenados.
• Orgánicos oxigenados.
• Inorgánicos (CO2).
Los vapores que encontramos en la atmósfera proceden de un líquido.
La denominada bruma, son pequeñas gotitas de líquido dispersas en la atmósfera.
Los aerosoles, partículas sólidas, se clasifican en:
• Humo visible: 0.1 − 10 m.
• Polvo grueso: > 100 m.
• Polvo fino: 10 − 100 m.
INDICADORES DE CONTAMINACIÓN:
Todos los compuestos mencionados pueden ser contaminantes de la atmósfera.
Atendiendo a su origen se pueden clasificar en:
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• Primarios: son emitidos directamente a la atmósfera.
• Secundarios: se producen dentro de la atmósfera por reacción en la misma. Suelen ser incluso más
tóxicos que los primarios.
Existen distintos criterios para ver si la atmósfera está contaminada:
• TLV: niveles máximos de exposición, son concentraciones, pasadas las cuáles la atmósfera que se
respira es tóxica. Estos niveles suelen venir marcados por legislación.
• Índices globales: Se utilizan para alertar por televisión o por radio de posibles episodios de
contaminación. No corresponden a un determinado compuesto sino que se suelen referir a los
contaminantes críticos generales de una ciudad.
Estos contaminantes críticos son: SO2, NOx, O3, CO, PM10, TSP (partículas totales en suspensión).
Las partículas según su tamaño pueden producir contaminación en distinto rango espacial y ser tóxicas.
La toxicidad viene dada por un tamaño de corte de 10 m, por las partículas de tamaño inferior a esta cifra
pueden entrar en las vías respiratorias alcanzando los pulmones, y si llevan asociados compuestos tóxicos
pueden llegar a los alvéolos (PM10).
Hasta hace muy poco tiempo era muy difícil distinguir entre el tamaño de partícula superior e inferior a 10
m, por lo que muchas legislaciones aún conservan el número de partículas es suspensión (TSP), que son
partículas inferiores a 50 m, lo cuál no se puede aplicar a la toxicidad.
Las partículas inferiores a 2´5 m se alejan bastante de la fuente, el valor que se utiliza para ver si un
ambiente es capaz de contaminar grandes extensiones de terreno es el PM 2´5.
Un valor alto de PM2´5 indica toxicidad al igual que un valor bajo, por que puede haber gran cantidad de
partículas entre 2´5 y 10 m.
Los niveles olfativos son otro indicador de contaminación, existiendo tres indicadores relacionados con esto:
• Límite de percepción: Concentración mínima que una persona es capaz de detectar.
• Límite de cuantificación: Concentración mínima que una persona puede identificar.
• PIT50: Concentración mínima de sustancia para que el 50% de la población la puede distinguir,
siendo el indicados más seguro.
TIPOS DE AMBIENTES:
En general van a ser 3 grupos de estudios:
• Estudios de inmisión: composición química de un ambiente exterior.
• Estudios de ambientes interiores: ya sea ambiente de trabajo o de recreo.
• Estudios de emisiones.
Cada estudio tendrá unas características diferenciativas que van a influir en la metodología analítica:
• Ambiente exterior:
♦ Presenta concentraciones bajas, del orden de ppm o ppb.
♦ Habrá poca variedad de compuestos que sean detectables.
♦ Por ello la salud a corto plazo no se verá afectada, y se deberán hacer medidas promedias a
largo plazo.
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♦ La meteorología va a afectar mucho a este tipo de ambientes: así la lluvia disminuye la
concentración en el aire de sustancias, el viento te indica hacia donde van a ir los
contaminantes, por la presión compuestos del suelo y agua pasan a la atmósfera, y por último
a mayor temperatura, mayores compuestos en forma gaseosa.
• Ambientes interiores:
Hay dos posibilidades de este tipo de ambiente: atmósfera de trabajo (salud laboral), y atmósferas en
residencias y lugares de recreo.
• Las concentraciones serán mayores que en ambientes exteriores, con concentraciones intermedias del
orden de ppm hacia arriba.
• Mayor variabilidad en los compuestos que podemos detectar, por lo que nuestros instrumentos y
métodos deben ser selectivos permitiendo distinguir unos compuestos de otros.
• Hay que hacer medidas a corto plazo, que si se analizan compuestos tóxicos deben ser inmediatas, a
tiempo real.
Los ambientes exteriores de recreo son menos estudiados, las concentraciones serán un poco más bajas que en
los ambientes de trabajo y habrá menor número de compuestos.
• Emisiones:
Se pueden clasificar en:
♦ Emisiones puntuales: cuando conocemos exactamente el foco de contaminación, pudiendo
distinguir entre una emisión puntual fija (chimenea), y emisión puntual móvil (tubo de
escape).
♦ Emisiones difusas: No se conoce donde está el foco, se trata de una extensión emisora más o
menos amplia como un pantano que emite metano, o un polo industrial con muchos focos.
En las emisiones más que la concentración nos interesa la cantidad emitida para lo cuál debemos conocer el
flujo al que se está emitiendo.
En cualquier caso las concentraciones que se emiten son muy elevadas, incluso del orden de %, por lo que no
se necesitan métodos sensibles de análisis.
PROBLEMÁTICAS AMBIENTALES:
• Humos sulfurosos.
• Humos fotoquímicos.
• Neblinas.
• Lluvia ácida.
• Destrucción de la capa de ozono.
• Calentamiento global.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL ANÁLISIS ATMOSFÉRICO:
Propiedades de los métodos analíticos:
• Representatividad: como de fiel es la muestra respecto del total.
• Sensibilidad.
• Selectividad: poder distinguir entre el analito en presencia de otras muchas sustancias (interferentes).
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• Precisión: variabilidad en valores de resultado del método.
• Tiempo: nos afecta mucho según el ambiente.
• Coste.
La sensibilidad junto con la selectividad y la precisión conforman la exactitud: error que se comete al realizar
el análisis, que debemos procurar que sea el menor posible.
A la hora de elegir entre un método u otro debemos hacerlo en función de:
• Estrategia (medidas de inmisión, medidas de emisión, medidas de toxicidad).
• Rango de concentraciones.
• Tipo de analito y variabilidad.
• Temporalidad de la medida.
• Influencia de la meteorología.
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