Técnicas de Medición
Atenuación por Radiación Beta
Se emplea para cuantificar la concentración de Partículas Suspendidas de fracción respirable PM10 y PM 2.5. Es un método equivalente federal (FEM) para el monitoreo continuo de partículas, certificado por la USEPA (Agencia de Protección al ambiente de los Estados Unidos).
En la atenuación de rayos beta, se emplea un elemento radiactivo como carbono 14 (14C) que emite electrones de alta energía, (conocidos como rayos beta). La radiación emitida se hace pasar a través de un punto de la cinta de fibra de vidrio limpia. Los rayos beta son detectados y cuantificados por un detector de centelleo sensible para asociarlos a una lectura cero o peso inicial.
Posteriormente la cinta avanza a la boca de la muestra, donde una bomba de vacío succiona una cantidad medida y controlada de aire-polvo a través ésta, impregnándola con el aire-polvo recolectado. Al final de una hora de muestreo este punto “sucio” se coloca nuevamente entre la fuente de radiación beta y el detector de tal modo que se obtiene una nueva medición de radiación, la cual es menor debido a la presencia de la muestra. La atenuación de la señal de la radiación se utiliza para determinar la masa de las partículas depositadas en la cinta. La concentración volumétrica de partículas se determina considerando la cantidad del flujo, la presión y temperatura.
Espectrometría de Absorción en el Ultravioleta
Se emplea para medir la concentración de Ozono en el aire.
Esta técnica se basa en la propiedad del ozono de absorber la radiación ultravioleta de un rango específico de longitud de onda. La técnica consiste en hacer pasar la luz ultravioleta en una cámara de muestreo vacía y medir la intensidad de luz que pasa por ella, posteriormente se llena la cámara con la muestra de aire y se hace incidir la luz uv nuevamente, se mide la intensidad de luz que pasa y mediante la diferencia entre las intensidades de luz obtenidas con la cámara vacía y la cámara con muestra se obtiene la concentración de Ozono en el aire.
Quimioluminiscencia
Se emplea para medir la concentración de bióxido de nitrógeno en el aire.
La técnica de quimioluminiscencia (producción de luz a partir de una reacción química), consiste en hacer reaccionar dos compuestos químicos para formar un intermediario en estado excitado (alta energía) que al regresar a su estado basal, libera energía en forma de fotones de luz. La intensidad de la luz emitida es proporcional a la concentración del contaminante en la muestra.
La reacción que produce la quimioluminiscencia se da entre el óxido nítrico y el ozono. El método no es capaz de detectar al NO2 contenido en la muestra de aire, ya que este no reacciona con el ozono, por lo que es necesario hacer pasar la muestra previamente por un convertidor catalítico de molibdeno (Mo) el cual se encuentra a una temperatura de 315°C. El molibdeno reacciona con NO2 reduciéndolo a NO. Para determinar la concentración de NO2 en el aire, primero se mide la quimioluminiscencia generada por la muestra original sin que haya pasado por el convertidor catalítico; esta corresponderá a la concentración de NO en la muestra, posteriormente se pasa la misma muestra por el convertidor catalítico y se mide nuevamente la quimioluminiscencia, esta corresponderá a la concentración de NOx (NO2 +NO). La diferencia entre los NOX y el NO corresponderá a la concentración de NO2 presente originalmente en la muestra.
Fluorescencia Pulsante en el Ultravioleta
Esta técnica se aplica a la medición de la concentración de Bióxido de azufre en el aire.
Aquí se emplea la propiedad que tienen las moléculas de dióxido de azufre de emitir luz (fluorescencia), cuando éstas son excitadas por luz ultravioleta.
La molécula de SO2, tiene la propiedad de que tras ser apagada una fuente de luz Ultra Violeta (UV), que la ilumina, emite un pulso de energía luminosa dentro de la región del ultravioleta, pero en una longitud de onda diferente. Si esta luz es encendida y apagada de forma constante y con mucha frecuencia, obtenemos una serie de pulsos muy rápidos. Cuanto mayor sea la concentración de moléculas de SO2, más intensos serán los pulsos de luz emitidos. Midiendo la intensidad de la luz correspondiente a cada pulso, podremos conocer la concentración de SO2 presente en la muestra de aire que se analiza.
El mecanismo de reacción de la fluorescencia implica dos pasos, en el primero las moléculas de SO2 son irradiadas con fotones de 214 nm. Las moléculas absorben parte de la energía de los fotones provocando que uno de los electrones se mueva a un orbital de mayor energía.
El segundo paso implica la transición del estado excitado del SO2 a su estado basal liberando energía en la forma de un fotón (hν). La longitud de onda de este fotón es de 330 nm y se encuentra en el intervalo de luz ultravioleta sin embargo es de una energía menor.
La medición de bióxido de azufre es afectada por compuestos que fluorescen de la misma manera. Algunos compuestos orgánicos poliaromáticos como el naftaleno y el óxido de nitrógeno tienen un intervalo espectral similar al del dióxido de azufre. Para reducir esta interferencia estos compuestos se remueven empleando una membrana de difusión.
Espectrometría de Absorción en el Infrarojo
Para conocer la cantidad de CO, se pasa la muestra de aire en una cámara, donde es incidida por radiación infrarroja, en el extremo opuesto de la cámara se encuentra un detector de radiación infrarroja, esta medición se compara con una medición que se lleva a cabo en otra cámara con aire cero (libre de CO), ambas mediciones se restan y el resultado es la cantidad de CO presente en la atmósfera (este método también es llamado por correlación en el infrarrojo).