Técnicas de medición de material particulado en el aire. Ing. Paula Suarez, Higienista Ambiental

Transcripción

1 Técnicas de medición de material particulado en el aire Ing. Paula Suarez, Higienista Ambiental

2 Objetivos: Explicar algunos principios básicos del material particulado (MP). Conocer los efectos a la salud producidos por el MP. Explicar las diferentes convenciones sobre la clasificación del MP. Explicar los métodos e instrumentos de muestreo de MP ambiental.

3 Material particulado Definición: Partículas pequeñas sólidas o líquidas suspendidas en el aire Polvo de la naturaleza (polen, cenizas, océanos) Polvos de la actividad humana Emisiones, humos, polvos de la carretera Neblinas de sistemas de enfriamiento Insecticidas Humo de combustión o fuego Eventos naturales: polvo del Sahara, volcanes, océanos Vegetación: polen, hojas, Smog de sustancias químicas foto-sensitivas ITS Consultores

4 Partículas producidas por la naturaleza 4

5

6 Partículas producidas por los humanos 6

7 7

8 Partículas producidas por los humanos

9 9

10 10

11 Efectos a la salud del material particulado Los efectos son significativos, afectan principalmente al sistema respiratorio. Se estima que más del 50% de las partículas entre 0,01 y 0,1 μm se depositarán allí. De la población, los segmentos más sensibles son los niños y ancianos. En períodos de altas concentraciones aumentan las consultas por enfermedades respiratorias. Las partículas de PM 2.5 son generalmente producidas por el hombre por la combustión. Estas son las que más peligros presentan a la salud. Efectos sobre la visibilidad 11

12 Diámetro aerodinámico El sitio de deposición del material particulado depende del diámetro aerodinámico de la partícula (DA) El DA se determina a través de la velocidad de asentamiento de la partícula en el aire. Cualquier partícula con un diámetro aerodinámico X asentará a la misma velocidad que una partícula de densidad unitaria con un diámetro X. 12

13 Diámetro aerodinámico Esfera de densidad unitaria: Una partícula esférica ideal que tiene la misma densidad que el agua, que se asienta en el aire, utilizada para calcular los valores teóricos de la velocidad terminal. Partícula real Partícula esférica ideal 13

14 Características físicas Sección transversal (60 mm) PM 2.5 PM 10 (2.5 mm) Cabello humano (10 mm) (60 mm diámetro)

15 15

16 Material particulado ambiental Convenciones, legislación y métodos de muestreo

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18 Control de contaminación La presencia de contaminantes en el ambiente no es un fenómeno moderno. Los intentos de controlar la contaminación del aire, se remontan al siglo XIII, Eduardo I de Inglaterra prohibió la quema de carbón. En Estados Unidos los mayores avances en cuanto a legislación se realizaron entre 1955 y 1970.

19 Convenios La norma ISO , es la que define las convenciones de muestreo, de acuerdo al tamaño de las partículas. Las convenciones se definieron para unificar criterios sobre medición.

20 Guías de la OMS 20

21 Norma ambiental en Panamá Anteproyecto de calidad de aire ambiente, 2006

22 Niveles de PM-10 en Panamá (2009) ESTACIÓN Dióxido de Nitrógeno (NO 2 ) Ozono (O 3 ) Partículas Menores de 10 micras (PM10) UNIVERSIDAD DE PANAMÁ (UP) SAN MIGUELITO (SM) 27.3 µg/m µg/m µg/m µg/m µg/m µg/m 3 CURUNDU (CU) 10.8 µg/m µg/m µg/m 3 HIPÓDROMO (HP) 14.5 µg/m µg/m 3 CASCO VIEJO (CV) 17.9 µg/m µg/m µg/m 3 COROZAL (CO) 7.0 µg/m µg/m µg/m 3 ESTACIÓN DIGITAL MÓVIL Universidad de Panamá Página del Aire NINGUNA = LEVE = MODERADA = ALTA = CALLES Y AVENIDAS = AREAS RESIDENCIALES =

23 Contaminación por PM-2.5 Beijing - PM-2.5: >500 µg/m 3 Nueva Delhi - PM-2.5: 300 µg/m 3 23

24 Contaminación por PM-10 Wuhan City, China: PM μg/m3 24

25 Relación PM2.5/PM10 Tipo de área Relación (PM2.5/PM10) Central urbana 0.6 Suburbana 0.7 Rural

26 Relación PM10/PTS 26

27 Métodos de medición

28 Métodos manuales Cuándo se usan? Cuando se lleva a cabo un estudio puntual y deseamos analizar el tipo de partículas muestreadas. Cuando solo necesitamos sacar promedios de concentraciones de 24 horas de medición. Cuando queremos ver el análisis químico de la muestra. Cuando deseamos captar metales pesados y sus composición. 28

29 Métodos de referencia vs. método equivalente La US EPA (Environmental Protection Agency) asigna diferentes nomenclaturas a los instrumentos aprobados por las normas para el muestreo de partículas: Para equipos HI-VOL TSP y PM-10 son las siguientes: Manual Reference Method: 40 CFR Part 50, Appendix B, HI-VOL Samplers para TSP. Manual Reference Method: RFPS-0202-xxx, para HI-VOL Sampler PM-10 29

30 Muestreo gravimétrico (manual) Técnicas de muestreo gravimétrico ambiental para MP (Peso filtro - Tara) / Vol. aire = mg/m 3 (concentración) Ventajas: Reconocido por la EPA, bajo costo, fácil de operar. El análisis químico es posible después del muestreo. Desventajas: Resolución temporal limitada (típicamente 24-hr), necesita mano de obra y equipo de laboratorio controlado, costo de la balanza, demora en la entrega de la data, se necesitan 24 horas de medición. 30

31 Muestreo gravimétrico (manual) Métodos de referencia de bajo volumen (16,7 lpm) PQ100 para PM 10 PQ200 para PM10 o PM 2,5 31

32 PQ200

33 Bombas Legacy, SKC

34 Partisol WINS Impactor 34

35 Well Impactor Ninety Six (WINS) Very sharp cut cyclone VSCC 35

36 Muestreo gravimétrico (manual) Importante usar un cabezal ambiental! 36

37 Ciclón BGI VSCC para PM2.5 37

38 Cabezales BGI Cabezales ambientales de lpm, 10 lpm y 5 lpm Tomas Micro de 5 L/min. intercambiables para PM 10, PM 4, PM 2.5 y PM 1 38

39 Sistema DPS (Deployable Particulate System) de SKC 39

40 Sistema DPS (Deployable Particulate System) de SKC 40

41 Desempeño de diferentes ciclones 41

42 Calibradores 42

43 Calibradores 43

44 Donde muestrar Estación No. 3 Estaciones No. 2 Zona Industrial de la Cuidad Estación No. 1 VIENTOS 44

45 Donde colocar las estaciones de monitoreo: Donde no encuentre interferencias de la corriente del viento: Viento predominante h 270º L > 2h No tomar muestras en las superficies laterales de los edificios. 45

46 Altura del muestreo: 46

47 Análisis gravimétrico (manual) Gabinete desecador Balanza analítica de 10-5 gr. 48

48 Equipos complementarios 49

49 Métodos automáticos

50 Cuando se debe utilizar el método automático? Cuando se lleva a cabo un estudio continuo desde una caseta de monitoreo del aire, donde los instrumentos estarán gran parte del tiempo trabajando sin un operador fijo. Cuando queremos tener promedios de cada hora de medición para análisis de concentraciones por hora. Para llevar un historial de las concentraciones en el tiempo. 51

51 Muestreo y análisis automático Ventajas: Bajo costo operativo, resolución de corto plazo (horaria), mayor cantidad de datos, información instantánea. No se necesita análisis en el laboratorio. Desventajas: 2-3x costo capital, no es portátil. No se puede realizar análisis de laboratorio. 52

52 Fotometría por difracción de la luz Ventajas Tiempo real Método continuo Buena precisión Desventajas Dependiente del índice de refracción de las partículas Dependiente del tamaño del aerosol y la distribución de las partículas Mejor para PM 2.5 que para PM 10 Hay que corregir para obtener valores del método de referencia de EPA 53

53 Instrumento portátil de lectura directa 54

54 EPAM

55 EPAS

56 Equipos utilizados AEROQUAL

57 Métodos de muestreo y análisis automático aprobados por EPA (TEOM) Tapered Element Oscillating Microbalance, Harmonic Dampening (BAM) Beta Attenuation Monitor, Mass Absorbance 58

58 Muestreadores continuos y por referencia TEOM 59

59 Equipos de beta atenuación 60

60 Lo importante es nunca dejar de hacerse preguntas Albert Einstein

61 Gracias Ing. Paula Suárez D. Consultora ambiental y SSO paula.suarez@grupo-its.com