Unidad 4. 3. Muestreo atmosférico

Para analizar la atmósfera y determinar si existe contaminación en ella, se debe tomar una muestra para lo cual hay que tomar una porción del ambiente, está debe ser representativa de la información que se quiere obtener tanto en el espacio como en el tiempo.

Espacialmente: se debe ver el número de muestras que hay que tomar para que la información que se obtiene sea adecuada.

Temporalmente: cuantas muestras a lo largo del tiempo hay que tomar según la variabilidad.

Se puede obtener información puntual en un determinado instante, información promediada en el tiempo o continua (que van dando información constantemente).

Los equipos de toma de muestra serán distintos según el tipo de ambiente estudiado. Dentro de cada ambiente se debe concretar el tipo de datos pues se puede estar interesados en la fase gaseosa o en la fase particulada (estas fases se refieren al estado de agregación de la materia. Se llama fase gaseosa cuando encontramos un gas y fase particulada cuando encontramos líquido en el aire en forma de neblinas o aerosoles) que tendrán distintos equipos de muestra y también se puede estar interesado en ambos tipos de muestreo.

Cuando se realiza un muestreo se tiene un equipo con toma de muestra incorporado, es decir el mismo aparato toma la muestra y la analiza, pero a veces el equipo de muestreo es independiente del sistema de análisis posterior, por lo tanto, se debe tomar la muestra y luego llevarla a un laboratorio para ser analizada. Sin embargo, hoy en día, hay muchos equipos de toma de muestra que se encuentran incorporados al sistema de análisis (analizador).

Para el caso de México, los métodos y metodologías son indicados por las Normas Oficiales Mexicanas, según el análisis del contaminante que estemos buscando en la atmósfera, también existe una metodología específica para las partículas suspendidas.

En la NOM-035-SEMARNAT-1993 se encuentra el método gravimétrico por el cual se miden las partículas totales y para el estudio de ozono tenemos la NOM-036-SEMARNAT-1993. Dentro de esta norma se establece que el método para medir el ozono es el de luminiscencia química.

No obstante, es importante mencionar que cada contaminante utiliza diferente reactivo para poder identificarlo. A nivel de conocimiento de química, los principios de los procesos empleados son los mismos o al menos tienen muchas coincidencias.

4.3.1. toma y análisis de muestras atmosféricas.

La química ambiental basa su análisis en muestras, ya que sería imposible monitorear todo el aire que existe; por ello, se deben tomar pequeñas fracciones de este y analizarlas para saber qué condiciones se encuentra el ambiente. En este tema se estudiarán las formas de tomar una muestra mediante sistemas, los cuales son pasivo (los analitos entran solos en el equipo de muestra) y activo (forzamos a la muestra para que pase), así también observaras el equipo que se utiliza para este efecto.

Sistema pasivo.

En este sistema el analito entra por difusión al elemento captador (tubo colorimétrico) y por diferencia de concentración la cantidad de analito se puede relacionar con la concentración en el ambiente por medio de la Ley de Fick, la cual es utilizada regularmente para detectar contaminantes orgánicos volátiles debido a que la velocidad con que reaccionan estos no permite mantener una muestra hasta el laboratorio. Es decir, la cantidad de analito que difunde el captador es igual al coeficiente de difusión por el área del captador por el tiempo y por la diferencia de concentración, entre la longitud que recorre el analito dentro del captador que a continuación en la siguiente fórmula sintetiza:

Ilustración 1. Sistema pasivo de muestreo.

M = masa del analito que ha quedado retenida dentro del captador.

D = diámetro del captador.

A = Concentración en el ambiente.

t = Tiempo de exposición.

Ac = Diferencia entre la concentración en el ambiente y justo en la superficie del captador.

L = Longitud del material absorbente.

Se debe conseguir mediante un captador adecuado que la concentración en la superficie del captador sea 0, utilizando un sólido o un líquido muy absorbente.

Este sistema pasivo regularmente es utilizado para detectar la presencia de contaminantes orgánicos volátiles provenientes de fenoles, bencenos y sus derivados; sin embargo, existe la posibilidad de que la muestra que se tomó no sea representativa, así que se abordará está situación.

¿Cómo se puede evaluar si la muestra es o no representativa?

Se puede ver en función del parámetro de eficiencia del captador, la cantidad retenida entre la cantidad total *100.

Hay dos formas de obtener el valor de eficiencia:

·         Utilizando una concentración conocida, un patrón preparado que pasamos por el captador y se analiza. Si el resultado es igual a lo que se ha preparado tendrá una eficiencia del 100%. Para cada muestra hay que realizar el cociente, pero el ambiente sufre muchas variaciones pues no está en condiciones ideales, por ello es más eficaz emplear el otro método.

·         Se colocan dos captadores iguales em serie y se analizan de forma independiente. Si en el primero se obtiene una concentración determinada y en el segundo 0, el captador tiene una eficiencia del 100%. Pero si en el primero hay una concentración A y en el segundo una concentración B no se sabe cómo es de eficiente.

En la primera forma, en el que usamos un patrón conocido, se medirá la eficiencia con la siguiente fórmula:

Ca = Concentración analizada.

Cp = Concentración conocida del patrón.

El valor obtenido de esta forma es el más optimista porque se obtiene en condiciones ideales. Pero a la hora de analizar un ambiente real, este no será ideal y la eficacia puede variar, por lo que para calcular la eficacia se debe acudir al segundo procedimiento.

El procedimiento por seguir para la segunda forma es colocar dos captadores en serie.

·         Se deben poner dos captadores en serie haciendo pasar la muestra a través de ellos.

·         Se toma cada uno de los captadores y se analizan en forma independiente.

Por lo cual se obtendrá en cada uno de ellos una concentración de analito (C1 y C2).

La eficiencia del sistema será buena cuando C1>C2

La eficiencia del sistema será ideal cuando  y

Si C1 y C2=0 puede indicar dos cosas: que no haya analito en la muestra o que la eficiencia sea desastrosa.

En este último supuesto  para comprobar la eficiencia, se debe acudir a un método totalmente distinto el cual se denomina muestreo por medio líquido, sin embargo, es muy poco probable tener que llegar a este extremo en el muestreo de aire contaminado.

En un estudio ambiental, para dar un valor de una concentración se tiene que haber puesto un sistema de toma de muestra donde en C2 la concentración sea cero.

Cabe señalar que, de manera comercial, es poco probable que debas realizar todos estos cálculos. Existen instrumentos pasivos como el mostrado en la figura anterior que estandarizan el uso de dichas ecuaciones y utilizan el método de colorimetría para poder determinar la concentración, haciendo pasar el flujo de aire por tubos que contienen sustancias que reaccionan al contacto del contaminante que se busca, estos tubos tienen una escala marcada y el cambio de color indica la presencia del contaminante en cuestión; luego, solo habrá que realizar la lectura en el tubo.

En las siguientes figuras se muestra un tubo colorimétrico (puede detectar compuestos orgánicos volátiles) y su escala de lectura.

Ilustración 2. Tubo colorimétrico.

En la figura anterior se muestra el cambio de color cuanto está presente un contaminante y la escala de lectura, cabe aclarar que existe gran variedad de tubos colorimétricos y que las escalas varían dependiendo de los rangos permisibles de cada contaminante, por lo que algunos tendrán una escala base 10 y otro en base 100, etc.

Sistema activo.

Este sistema es utilizado para el monitoreo de partículas y regularmente se realiza con un captador en donde se coloca un filtro y el aire es forzado a pasar por él, para que el filtro retenga los contaminantes, además de un medidor de flujo el cual indica la cantidad de aire que ha pasado por la bomba; esto servirá para realizar los cálculos necesarios y determinar la cantidad de contaminante por cantidad de aire, así los analitos quedan detenidos en el filtro y están listos para que un laboratorio los analice.

Ilustración 3. Sistema activo de muestreo.

Es importante mencionar que el contacto con el medio contaminado deberá de ser (captador, medidor de flujo y bomba) debido a que:

·         Algunos gases o partículas pueden quedar retenidos en la bomba o medidor de flujo produciendo obstrucciones.

·         La bomba o el medidor de flujo pueden aportar nuevas partículas a la muestra contaminándola.

Por ello, la forma más adecuada del esquema es hacer pasar primero la muestra por el captador siempre que sea posible.

Cuando se hace un muestreo, lo que quiere conocerse es la concentración de masa en el ambiente. Para ello deberás considerar los siguientes elementos del sistema:

·         Del captador se obtiene como resultado una relación de la masa del contaminante (partículas) entre el volumen de aire que se hizo pasar por él.

·         Del medidor podemos obtener el flujo de aire y el tiempo del muestreo.

·         El ambiente contaminado se expresará con la siguiente fórmula:

C = concentración de contaminante.

m = masa del contaminante en el captador.

f = flujo de aire en el medidor.

t = tiempo de muestreo.

Tipos de bombas:

Hay distintos tipos de bombas en función del flujo de muestra que se necesite. Para obtener un gran volumen de analito se necesita un gran flujo de muestra. El flujo también será alto cuando se requiere información temporal en corto espacio de tiempo.

El tipo de estudio influye en el tipo de bomba:

·         Bomba diafragma: Está bomba sirve para concentraciones altas de analito, es decir, un flujo bajo y promedios altos .

·         Bomba centrífuga: está bomba sirve para un flujo alto de analito .

·         Bomba pistón: las bombas que son de pistón pequeño se emplean para un flujo bajo, pero si son de pistón grande se emplearan para flujo alto.

Las bombas son muy importantes para el muestreo, así también los medidores de flujo, los cuales permitirán contar la cantidad de aire que se hace pasar por los filtros mediante la bomba. A continuación, se te presentan los más comunes:

Medidores de flujo:

Existen hoy en día medidores de flujo digitales, los cuales permiten gran precisión en los muestreos, estos sirven para medir la cantidad de aire que pasa a través de alguna tubería, se dividen por su tipo de patrón, los cuales se describen a continuación:

Patrón primario:

Tienen una gran exactitud 0.3%. Se suelen utilizar en la fabricación y calibración de otros medidores de flujo, por lo tanto, no son utilizados en estudios reales.

Algunos de ellos son por ejemplo el espirómetro, la botella de desplazamiento o el medidor de burbuja.

Ilustración 4. Espirómetro digital.

En la figura anterior se observa un espirómetro que mide el caudal de aire, este aparato regularmente se utiliza para determinar la cantidad de algunos contaminantes como dióxido de carbono y óxidos de nitrógeno que se han respirado, es decir el ser humano exhala y el espirómetro capta la cantidad de aire exhalado, así como la cantidad de los contaminantes mencionados.

Patrón intermedio.

Tiene una exactitud entre 1 – 2%. Se utilizan para hacer calibraciones dentro del laboratorio.

Son, por ejemplo, el método de gas seco o el método de ensayo húmedo, entendiendo estos métodos como los que se utilizan en la calibración.

Ilustración 5. Medidor de flujo de laboratorio.

Estos medidores son de mucha precisión y son utilizados en laboratorios. Son fijos y miden la cantidad de aire que pasa por una tubería, sirven para controlar el flujo respecto al proceso productivo.

Medidores.

Estos medidores también pertenecen a los de patrón intermedio ya que son los utilizados en campo por lo que son muy versátiles y tienen una exactitud del 5%.

Algunos de ellos son, por ejemplo, el manómetro, el rotámetro, el medidor de orificio, el medidor de flujo másico o el tubo Pitot.

Ilustración 6. Medidor de flujo de campo.

Estos medidores son utilizados en campo, es decir, en los lugares donde se realiza el muestreo, sirven para medir la cantidad de aire de una chimenea o de un ducto determinado mediante la velocidad del aire y el diámetro de la tubería.

Ilustración 7. Rotámetro.

Este rotámetro sirve para determinar la cantidad de aire que pasa por una tubería cerrada y su diámetro no es mayor a dos pulgadas.

 

Ilustración 8. Funcionamiento de un tubo Pitot.

este tipo de tubos son utilizados para muestreo isocinético, el cual consiste en muestrear las chimeneas de las empresas para obtener datos que permitan calcular la distancia vertical y horizontal que alcanzara el contaminante, así como la temperatura, la presión de la tubería y la velocidad a la cual sale el contaminante.

A continuación, se revisarán las técnicas de la toma de muestra, las cuales conocerás con la finalidad de que sepas que se debe utilizar dependiendo del tipo de contaminante que se requiere monitorear y dl tipo de fuente de la cual proviene.

La primera de la técnica corresponde al sistema activo y es mediante bolsas, estas se utilizan cuando se debe colectar una muestra y llevarla al laboratorio para su análisis. Lo más práctico es utilizar bolsas de plástico especialmente esterilizadas y selladas para conservar intacta la muestra, a continuación, observaras un ejemplo de ellas.

Ilustración 9. Bolsa de muestreo para muestro de aire.

En la figura anterior se observó una bolsa de nylon, la cual sirve para almacenar muestras de aire y llevarlas de forma segura hasta el laboratorio donde serán analizadas. Cabe destacar que para ello necesitas una bomba gravimétrica, es decir que contabilice el flujo de aire que es mandado a la bolsa.

La segunda técnica también es correspondiente al sistema activo, es mediante los trenes de absorción en los laboratorios y se utilizan cuando se sospecha que existe más de un contaminante en la muestra de aire. Estos trenes de absorción consisten en varios tubos que contienen material que reacciona a ciertos contaminantes. Cada uno de ellos es diferente, sin embargo, se utilizan con el mismo flujo y tienen un control independiente por si llegara a saturarse uno de ellos antes que los demás. A continuación, se muestra un ejemplo.

Ilustración 10 Tren de absorción.

Estos trenes de absorción son utilizados para un monitoreo continuo, es decir cuando el proceso de producción requiere que en todo momento que tengas el conocimiento de las condiciones de nuestro aire ya sea en las áreas de trabajo o en los procesos industriales. Un ejemplo es la fabricación de acero, en la cual se deben tener cantidades determinadas de gas en el aire para que el proceso pueda ser eficiente.

La tercera técnica correspondiente al sistema pasivo mediante los tubos de difusión.

Está herramienta en particular es utilizada para medir óxidos de nitrógeno y dióxidos de azufre. Estos tubos tienen material que absorbe el contaminante en un extremo y el otro extremo está expuesto a la atmósfera, se coloca a la intemperie y en determinado tiempo se analiza para saber que concentración de contaminantes tenemos.

Ilustración 11. Tubo de difusión.

En la imagen anterior se mostró un tubo de difusión en el cual los contaminantes entran sin necesidad de forzarlos mediante una bomba, en este caso se toma directamente de la atmósfera y son utilizados para determinar la contaminación en espacios abiertos, por ejemplo: la calle o un parque.

La cuarta técnica correspondiente al sistema activo es mediante equipos criogénicos. Estos equipos permiten conservar la muestra a muy bajas temperaturas, se utilizan cuando el contaminante a muestrear es muy volátil y no alcanza a llegar al laboratorio, es decir se diluye en el camino, y su análisis in situ es complicado debido a que no hay reactivos que puedan determinar su presencia.

Es importante mencionar que estos equipos utilizan un gas para enfriar la muestra como el helio y además constan de un sistema de enfriamiento y de refrigeración contenidos en un recipiente. Enseguida, se muestra uno de ellos.

Ilustración 12. Sistema criogénico.

En ocasiones es necesario conservar la muestra hasta llegar al laboratorio, para ello se utilizan estos sistemas los cuales mediante bajas temperaturas a conservan para que no reaccione con la temperatura ambiente.

La quinta técnica es mediante filtros impregnados. Este tipo de filtros son parte de los sistemas activos y se utilizan cuando debemos muestrear partículas suspendidas, dependiendo del tamaño de la partícula será el tipo de filtro. Existen gran variedad de filtros para este efecto, los cuales se conectan a una bomba para hacer pasar un filtro y que las partículas se impacten en el filtro quedando atrapadas; luego, se llevan al laboratorio para su análisis final. Enseguida observaras algunos ejemplos de filtros y porta filtros.

Ilustración 13. Tipos de porta filtros.

está técnica es muy común cuando deben analizarse partículas suspendidas como hollín o algún otro contaminante que se pueda filtrar mediante un sistema activo.

En la siguiente figura se muestra un filtro. Nota que son muy delgados, por esa razón son utilizados mediante una pinza para que se tomen y coloquen en un porta filtro.

Ilustración 14. Filtro para muestreo de partículas.

Como puedes observar, el manejo de los filtros debe realizarse de manera muy especial, dentro de condiciones de laboratorio, para que no se contaminen antes de comenzar el muestreo. Los filtros se colocan en los porta filtros y ahora pueden ser llevados a muestrear hasta la fuente en vivo.

También es importante que aprendas a definir el tipo de muestreo que utilizaras en determinados casos y aún más, que tipo de tratamiento deberás proponer en cada tipo de industria.

Tabla 1. Tipos de control de algunas de las principales industrias del país.

Industria o proceso	Fuente de emisión	Contaminante	Tratamiento
Siderúrgicas (fierro y acero	Altos hornos. Hornos de acero	Óxido de fierro, polvo y humo	Ciclones, filtro precipitación electrostática y colectores húmedos
Fundición de fierro gris	Cubilotes. Mezcladores.	óxido de hierro, humo, aceite en polvos, fumos de metal	Lavadores y colectores centrífugos.
Industria metalúrgica no ferrosa	Fundidoras y hornos	Humo y fumos de metal, aceite y grasa	Precipitadores electrostáticos y filtros.
Refinerías de petróleo	Regeneración de catalizadores. Incineración de lodos	Catalizadores en polvo, cenizas de los lodos	Ciclones, precipitadores electrostáticos, lavadores y filtros.
Fabricación de cemento Portland	Hornos, secadores. Manejo de materiales	Álcalis y polvos del proceso	Filtro, precipitadores electrostáticos y colectores mecánicos.
Proceso de Kraft para producción de papel	Hornos de recuperación Secadores. Tanques de fundición.	Polvos químicos	Precipitadores electrostáticos, lavadores tipo Venturi.
Fabricación de ácido sulfúrico y fosfórico.	Procesos térmicos. Acidificación. Tamizado.	Niebla acida y polvo	Precipitadores electrostáticos y lavadores de niebla, tamizado.
Procesamiento del coque	Horno. Templado. Manejo del material.	Polvo de carbón y de coque. Hidrocarburos.	Diseño y mantenimiento cuidadosos.
Vidrio y fábrica de vidrio	Hornos. Moldeado y curado. Manejo de material	Niebla acida, polvos alcalinos, polvos y aerosoles	Filtros y quemadores.

En la tabla anterior se describen las industrias, así como las fuentes de emisión y los posible tipos de tratamiento, revistiendo la importancia de la fuente y el contaminante que emiten, recordando que todas ellas son fuentes fijas.

En la siguiente tabla se muestran las normas que regulan los tipos de contaminantes, así como los máximos que establece la normatividad de México en cada caso.

Tabla 2. Normas oficiales para fuentes fijas, según el tipo de instalación y según el tipo de combustible.

Nombre	Titulo
NOM-039-SEMARNAT-1993	Que establece los niveles máximos permisibles de emisión a la atmósfera de bióxido y trióxido de azufre y neblinas de ácido sulfúrico, en plantas productoras de ácido sulfúrico.
NOM-040-SEMARNAT-2002	Protección ambiental. Fabricación de cemento hidráulico. Niveles máximos permisibles de emisión a la atmósfera.
NOM-043-SEMARNAT-1993	Que establece los niveles máximos permisibles de emisión a la atmósfera de partículas sólidas provenientes de fuentes fijas.
NOM-046-SEMARNAT-1993	Que establece los niveles máximos permisibles de emisión a la atmósfera de bióxido de azufre, neblinas de trióxido de azufre y ácido sulfúrico, provenientes de procesos de producción de ácido dodecilbencensulfónico en fuentes fijas.
NOM-085-SEMARNAT-2011	Que establece los niveles máximos permisibles de emisión de los equipos de combustión de calentamiento indirecto y su medición.
NOM-097-SEMARNAT-1995	Que establece los límites máximos permisibles de emisión a la atmósfera de material particulado y óxidos de nitrógeno en los procesos de fabricación de vidrio en el país.
NOM-105-SEMARNAT-1996	Que establece el contenido máximos permisibles de emisiones a la atmósfera de partículas sólidas totales y compuestos de azufre reducido total provenientes de los procesos de recuperación de químicos de las plantas de fabricación de celulosa.
NOM-123-SEMARNAT-1998	Que establece el contenido máximo permisible de compuestos orgánicos volátiles (COV’s) en la fabricación de pinturas de secado al aire base disolvente para uso doméstico y los procedimientos para la determinación del contenido de estos en pinturas y recubrimientos.
NOM-137-SEMARNAT-2013	Contaminación atmosférica – complejos procesadores de gas – control de emisiones de compuestos de azufre.
NOM-148-SEMARNAT-2006	Contaminación atmosférica. Recuperación de azufre proveniente de los procesos de refinación de petróleo.
NOM-166-SEMARNAT-2014	Control de emisiones atmosféricas en la fundición secundaria de plomo.
NOM-051-SEMARNAT-1993	Que establece el nivel máximo permisible en peso de azufre, en el combustible líquido gasóleo industrial que se consuma por las fuentes fijas en la zona metropolitana de la Ciudad de México.
NOM-086-SEMARNAT-SENER-SCFI-2005	Especificaciones de los combustibles fósiles para la protección ambiental.

En la siguiente tabla encontraras que las fuentes móviles también contribuyen a la contaminación del aire y es importante saber los tipos de combustible que se pueden utilizar en ellas para monitorearlas y controlarlas.

Tabla 3. Normatividad aplicable a fuentes móviles.

Nombre	Titulo
NOM-041-SEMARNAT-2015	Que establece los límites máximos permisibles de emisión de gases contaminantes provenientes del escape de los vehículos automotores en circulación que usan gasolina como combustible.
NOM-076-SEMARNAT-2012	Que establece los niveles máximos permisibles de emisión de hidrocarburos no quemados, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno provenientes del escape, así como de hidrocarburos evaporativos provenientes del sistema de combustible que usan gasolina, gas licuado de petróleo, gas natural y otros combustibles alternos y que se utilizaran para la propulsión de vehículos automotores con peso bruto vehicular mayor de 3,857 kilogramos nuevos en planta.
NOM-045-SEMARNAT-2006	Protección ambiental. Vehículos en circulación que usan diésel como combustible. Límites máximos permisibles de opacidad, procedimiento de prueba y características técnicas del equipo de medición.
NOM-041-SEMARNAT-2006	Que establece los límites máximos permisibles de emisión de gases contaminantes provenientes del escape de los vehículos automotores en circulación que usan gasolina como combustible.
NOM-044-SEMARNAT-1993	Que establece los niveles máximos permisibles de emisión de hidrocarburos, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, partículas suspendidas totales y opacidad de humo provenientes del escape de motores nuevos que usan diésel como combustible y que se utilizaran para la propulsión de vehículos automotores con peso bruto vehicular mayor de 3,857 kilogramos.
NOM-042-SEMARNAT-2003	Que establece los límites máximos permisibles de emisión de hidrocarburos totales o no metano, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y partículas provenientes del escape de los vehículos automotores nuevos cuyo peso bruto vehicular no exceda los 3,857 kilogramos, que usan gasolina, gas licuado de petróleo, gas natural y diésel, así como de las emisiones de hidrocarburos evaporativas provenientes del sistema de combustible de dichos vehículos.
NOM-047-SEMARNAT-1999	Que establece las características del equipo y procedimiento de medición para la verificación de los límites de emisión de contaminantes, provenientes de los vehículos automotores en circulación que Susan gasolina, gas licuado de petróleo, gas natural u otros combustibles alternos.
NOM-121-SEMARNAT-1997	Que establece los límites máximos permisibles de emisión a la atmosfera de compuestos orgánicos volátiles (COV’s) provenientes de las operaciones de recubrimiento de carrocerías nuevas en planta de automóviles, unidades de uso múltiple, de pasajeros y utilitarios, de carga y camiones ligeros, así como el método para calcular sus emisiones.
NOM-048-SEMARNAT-1993	Que establece los niveles máximos permisibles de emisión de hidrocarburos, monóxido de carbono y humo, provenientes del escape de las motocicletas y circulación que utilizan gasolina o mezcla de gasolina-aceite como combustible.
NOM-050-SEMARNAT-1993	Que establece los niveles máximos permisibles de emisión de gases contaminantes provenientes del escape de los vehículos automotores en circulación que usan gas licuado de petróleo, gas natural u otros combustibles alternos como combustible.
NOM-049-SEMARNAT-1993	Que establece las características del equipo y el procedimiento de medición, para la verificación de los niveles de emisión de gases contaminantes, provenientes de las motocicletas en circulación que usan gasolina o mezcla de gasolina-aceite como combustible.

Por último, se muestra la normatividad existente para el ambiente de manera general, además de la calibración de los equipos de medición, lo cual repercute en la certeza de los estudios que se realicen al ambiente.

Tabla 4. Normas aplicables al monitoreo ambiental.

Norma	Titulo
NOM-034-SEMARNAT-1993	Que establece los métodos de medición para determinar la concentración de monóxido de carbono en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición.
NOM-035-SEMARNAT-1993	Que establece los métodos de medición para determinar la concentración de partículas suspendidas totales en el aire ambiente y el procedimiento para la calibración de los equipos de medición.
NOM-036-SEMARNAT-1993	Que establece los métodos de medición para determinar la concentración de ozono en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición.
NOM-037-SEMARNAT-1993	Que establece los métodos de medición para determinar la concentración de bióxido de nitrógeno en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición.
NOM-038-SEMARNAT-1993	Que establece los métodos para determinar la concentración de bióxido de azufre en el aire ambiente y los procedimientos para la calibración de los equipos de medición.
NOM-156-SEMARNAT-2012	Establecimiento y operación de sistemas de monitoreo de la calidad del aire.

Es importante mencionar que hay que tener en cuenta algunas características del análisis, fundamentalmente la reactividad, la cual consiste en la reacción que tienen los agentes contaminantes ante la presencia del agua; la volatilidad, consiste en la cantidad de hidrógeno que contenga el contaminante básicamente, lo cual hace que ante la presencia de calor este se evapore con cierta facilidad; y el rango de concentración, es decir, la cantidad de contaminante presente. Todo esto es importante a la hora de elegir el método debido a que si se elige uno inadecuado repercutirá en información falsa o imprecisa.

4.3.2. problemática principal de contaminantes atmosféricos.

Una de las condiciones para que la vida siga en este planeta es el aire que se respira. A este aire se él denomina atmósfera y los daños y las alteraciones en ella, repercuten directamente en los habitantes del planeta. Es un medio extraordinariamente complejo y la situación se hace todavía más complicada y difícil de estudiar cuando se le añaden emisiones de origen humano en gran cantidad como está sucediendo en estas últimas décadas. Sin embargo, existen soluciones que se pueden poner en marcha. La ciencia moderna permite conocer y remediar los problemas ambientales, no es cuestión solo de unos cuantos, está práctica debe ser cotidiana y comunitaria, es decir: de todos.

Cuando el aire que se respira es contaminado por algún agente podría dañar nuestra salud. Las plantas y los animales también sufren este efecto, no conforme con esto, también el clima puede verse alterado, la lluvia acida y el deterioro de la capa de ozono es solo una muestra de ello.

Una problemática notoria es el llamado efecto invernadero, el cual deja encerrado el aire caliente en las capas bajas de la atmósfera y provoca sobrecalentamiento lo que muy probablemente influya en los polos los cuales los últimos 40 años han disminuido su cantidad de hielo, derritiéndose y alterando tanto los hábitats como el clima en general del planeta.

Otra problemática por resolver es el incremento en los volúmenes de desechos vertidos al ambiente, de este incremento se tiene poca información, y el daño que provoca también es incalculable hasta el momento, pues algunos compuestos formados en la atmósfera son muy complejos. Lo anterior deriva en daños para el ambiente y para el ser humano; sin embargo, está situación podría remediarse agilizando la comunicación y la información a la población. Ahora bien, los factores climatológicos también pueden intervenir en esta situación, la humedad en el ambiente favorece la formación de ácido sulfuroso y sulfúrico dependiendo de las concentraciones de contaminantes en los distintos lugares ocasionando lluvia acida. Otro factor que influye en los problemas ambientales es el viento, el cual puede dispersar los contaminantes que, si bien es cierto que los diluye, también los transporta a otros lugares y de esa manera no se remedia el problema solo se traslada.

4.3.3. Depuración atmosférica.

Los contaminantes atmosféricos se eliminan del airea al pasar por otro medio, por alguno de los siguientes procesos:

·         Sedimentación: este proceso se puede dar de forma natural o realizarse por el hombre. Es aplicable principalmente a las partículas en suspensión. Consiste en que las partículas caigan al suelo debido al efecto de la gravedad, es decir el peso mismo las hará sedimentarse y caerán. Este proceso natural puede favorecerse por el viento, la humedad relativa, la lluvia y la presión atmosférica; de manera artificial puede provocarse mediante artefactos llamados ciclones, los cuales son limpiadores de aire que trabajan a contraflujo y permiten que las partículas impacten en las paredes internas del aparato sedimentándose y cayendo.

Ilustración 15 Sedimentación natural de la atmósfera.

En la figura anterior observaste el proceso de sedimentación, utilizado por lo general, cuando queremos controlar o bajar las emisiones de partículas suspendidas, las cuales pueden ser tratadas antes de que salgan de las empresas para no dañar el ambiente.

En el siguiente esquema veras como se efectúa la sedimentación artificial, el diseño puede variar dependiendo de los materiales y del tipo de contaminante que queremos sedimentar.

Ilustración 16. Sedimentador de aire.

En la figura anterior observaste la estructura de un sedimentador, el cual tiene una entrada de aire que regularmente está contaminado con partículas suspendidas, dentro de él se impactan las partículas y caen por los embudos y a la salida se espera un aire limpio.

·         Absorción: este es el proceso en donde los contaminantes en fase gaseosa pueden ser absorbidos por la superficie del suelo y por las plantas, lo que implica que los contaminantes solo hacen efecto en la superficie de contacto, es decir no hay un intercambio químico, el contaminante solo permanece en la superficie del material del cual tiene contacto, por ejemplo: cuando en las hojas de los árboles se observa cierta suciedad que después de un día aparece. Está absorción también puede darse en materiales de construcción y elementos naturales como rocas y por supuesto en el suelo. A continuación, se muestra una torre de absorción de aire.

Ilustración 17. Torre de absorción para aire.

Este tipo de proceso es utilizado para contaminantes como  y  los cuales pueden reaccionar con agua, la cual se usa como líquido lavador dentro de la torre, así podemos “lavar los gases” y mandar aire no contaminado al ambiente.

·         Adsorción: este es el proceso en donde los cationes metálicos y los aniones pueden ser captados por el complejo de cambio de los suelos, en este caso si existe una reacción química entre el contaminante y la superficie de contacto. Es complejo saber a ciencia cierta lo que se formara, esto depende de la composición del suelo, de su reactividad y de las sustancias que se han depositado con anterioridad. También se puede dar está reacción de manera preventiva, es decir a la salida de los contaminantes de las empresas se pueden colocar trampas de adsorción que al combinarse con los contaminantes queden atrapados y se evita así la emisión a la atmósfera. En el siguiente esquema observaras este proceso como sucede en la naturaleza.

Ilustración 18. Adsorción de los contaminantes por el suelo.

Está adsorción también puede darse de manera artificial, se han descubierto sustancias como el carbón activado, arcillas y zeolitas las cuales pueden realizar este proceso para prevenir la contaminación atmosférica.

Está prevención puede darse de manera industrial mediante torres empacadas, las cuales pueden tener algún material adsorbente. A continuación, se muestra un esquema de una torre empacada.

Ilustración 19. Proceso de adsorción de una torre empacada.

En la figura se muestra el proceso de adsorción en una torre empacada, siendo  entrada de agua y  la salida, y  la entrada de aire y  la salida, S el material adsorbente y Z la distancia o altura de la torre.

Como se observa, la entrada de aire contaminado  es puesta en contacto con el material adsorbente, se ejecuta el intercambio químico y los contaminantes son atrapados liberando al aire del contaminante y saliendo de la torre por , además se tiene una entrada de agua , la cual sirve d4e arrastre de los contaminantes una vez que han realizado su intercambio con los materiales adsorbentes, quedando atrapados y sacados de la torre mediante . Este método es muy benéfico cuando se tienen compuestos orgánicos volátiles.

·         Precipitación (deposición húmeda): este proceso es en donde los contaminantes son captados directamente por las gotas de lluvia o al incorporarse como núcleos de condensación en forma de nubes y niebla. Sin embargo, esto ha provocado por varios años la famosa lluvia acida, la cual perjudica no solo a la salud humana, sino que también destruye los suelos debido a la acidificación de estos y también afecta a las construcciones.

Ilustración 20. Formación de la lluvia acida.

Este proceso de precipitación que de manera natural se da en el ambiente, puede replicarse en las empresas, existen también cortinas impactadoras que permiten lavar el ambiente desde el mismo proceso productivo, estas cortinas suelen ser de agua corriente y son ideadas para precipitar partículas las cuales pueden contener cantidades excesivas de materia, además de compuestos orgánicos volátiles. Un ejemplo clásico es el proceso de pintura o el proceso de soldadura en línea.