Las normas chilenas de calidad primaria, tanto para MP10 como para MP2,5, establecen que “se
deberán emplear instrumentos de medición de concentraciones ambientales de contaminantes atmosféricos incluidos en la lista de Métodos Denominados de Referencia y Equivalentes publicada por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos de Norteamérica (USEPA), o que cuenten con certificación de alguna de las agencias de los países miembros de la Comunidad Europea, que implementan las directrices del Comité Europeo para Estandarizaciones o que cuenten con la certificación que dé cumplimiento a los estándares de calidad exigidos en el país de origen, entregada por algún ente acreditado por el gobierno de ese país”.
Actualmente el MP10 es medido de forma continua a través monitores TEOM 1400ab, mientras
que para medir el MP2,5 se utilizan monitores BAM 1020 (SINCA, s.f.). Ambos instrumentos están
certificados como metodología Equivalente USEPA para cada caso (USEPA, 2017). Un esquema general de cómo opera el monitoreo continuo de material particulado se muestra en la Figura 9.
8 La estación Cerrillos fue reubicada en mayo de 2017, el dato de elevación fue obtenido a través de
Google Earth.
9 La estación Quilicura fue reubicada en febrero de 2016, el dato de elevación fue obtenido a través de
33 Figura 9. Esquema estación de monitoreo
Fuente: Cortés (2014)
Adicionalmente, en las estaciones Independencia, Parque O´Higgins y Las Condes, se realizan mediciones gravimétricas por medio de muestreadores dicotómicos. Hasta julio del 2014 se emplearon equipos Sierra-Andersen 241, certificados solamente para MP10, los cuales fueron
reemplazados por equipos Partisol 2025, certificados para MP10 y MP2,5 (CMMCh, 2015).
2.3.2.1. Equipos de monitoreo continuo
TEOM 1400ab
Los monitores conocidos como TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) se basan en el uso de una microbalanza oscilante de elementos cónicos (ver Figura 10). La muestra de aire pasa a través de un filtro, colocado en el extremo de un elemento de vidrio hueco, el cual oscila a una resonancia característica. A medida que las partículas se van acumulando en el filtro, disminuye la frecuencia de oscilación en forma proporcional a ese incremento de masa. La concentración de la masa de las partículas se calcula a partir de una calibración que relaciona la frecuencia de vibración y la cantidad de material particulado, teniendo en cuenta el volumen de la muestra de aire (Gallego et al., 2012).
El equipo pesa el filtro constantemente y calcula las concentraciones de masa en un rango cercano al tiempo real (10 minutos). Además, computa la masa total acumulada en el filtro, así como los promedios de 30 minutos, 1 hora, 8 horas y 24 horas, de la concentración de la masa (Thermo Fisher Scientific Inc, 2007).
34 Figura 10. Equipo TEOM 1400ab
Fuente: Adaptado a partir de Thermo Fisher Scientific Inc (2007) y Gallego et al. (2012)
Este instrumento está certificado como metodología Equivalente USEPA para MP10, pero no para
MP2,5, debido a que presenta una subestimación significativa de los componentes semivolátiles
del MP2,510. No obstante, la red MACAM lo utilizó indistintamente para MP10 y MP2,5 hasta el
2013, cuando se comenzó a implementar la metodología de atenuación beta en todas las estaciones(CMMCh, 2017).
BAM 1020
Los monitores BAM (Beta Attenuation Monitor) cuentan con una cinta elaborada con fibras de vidrio que actúa como un filtro de material particulado. Cada hora una pequeña fuente de 14C
(Carbono 14) emite una corriente constante de electrones de alta energía, rayos β, hacia un punto limpio de esta cinta. Los rayos β son detectados y contabilizados por un detector de centelleo, lo que permite tener una lectura inicial, sin material particulado. El instrumento hace avanzar de forma automática la cinta, de manera que el punto antes mencionado se posiciona bajo la boquilla, por donde ingresa el flujo de aire (impulsado por una bomba de vacío). De esta manera, el material particulado presente en el aire es retenido en la cinta. Al final de cada hora, la cinta regresa a su posición inicial, lo que permite que las partículas se ubiquen entre la fuente y el detector (ver Figura 11). Una vez que se vuelven a emitir los rayos β, parte de la energía es absorbida producto de la presencia de estas partículas, fenómeno que se conoce como atenuación beta. Esta disminución en la energía permite determinar la masa de material particulado retenido en la cinta11 y, posteriormente, la concentración volumétrica de partículas
en el aire (Met One Instruments, Inc., 2008).
10 Los monitores TEOM 1400ab calientan el filtro a 50°C para eliminar la humedad de las partículas, lo que
conlleva a pérdidas de material por volatilización.
11 Los rayos β son atenuados de acuerdo a una función exponencial aproximada de la masa del material
particulado. Para mayor información revisar el Capítulo 11 del manual de operación del equipo:
35 Figura 11. Equipo BAM-1020
Fuente: Adaptado a partir de Met One Instruments, Inc. (2008) y Landreneau & Ray (2009)
2.3.2.2. Equipos de monitoreo discreto
Los equipos Sierra-Andersen 241 y Partisol 2025 tienen un funcionamiento bastante similar. Ambos poseen un cabezal de MP10 que permite la entrada exclusivamente de aquellas partículas
menores a 10 µm de diámetro aerodinámico, a una velocidad constante de 16,7 [l/min] (ver Figura 12 y Figura 13). Este flujo de aire es separado en dos corrientes, una de 15 y otra de 1,67 [l/min], por medio de un impactador virtual. Las partículas finas, cuya inercia es menor, siguen la corriente de mayor velocidad, mientras que las partículas gruesas, la de menor. De esta manera, el material particulado es separado en MP2,5 y MP2,5-10, y recolectado en filtros (CMMCh,
2011). Después de 24 horas de exposición (medianoche-medianoche), estos filtros son almacenados en condiciones de temperatura y humedad controladas, de tal forma que las partículas luego puedan ser cuantificadas gravimétricamente en algún laboratorio.
Figura 12. Equipo Sierra-Andersen 241
36 Figura 13. Equipo Partisol 2025
Fuente: Hanne (2013)
2.3.2.3. Metodología de referencia
No existe en la actualidad una tecnología que permita determinar la concentración real de partículas atmosféricas, ya que el equilibrio que existe cuando ellas están suspendidas se altera cuando pasan en el filtro o en otro sustrato al momento de la cuantificación. A la ya mencionada subestimación de la concentración de MP2,5 por parte de los equipos TEOM, se suma la
sobrestimación que algunos investigadores asocian a los equipos de atenuación beta cuando en el ambiente hay altos niveles de humedad relativa. Ante esto, tanto la USEPA como la Unión Europea (UE) han optado por considerar a la gravimetría como la metodología de referencia12.
La UE, en particular, antes de estudiar tendencias de concentración o evaluar el cumplimiento de estándares de calidad del aire, primero corrige todos los registros de monitoreo en base a la gravimetría. Con esto evita que los resultados y el análisis estén sesgados por algún cambio tecnológico (CMMCh, 2017).