Quantificació d'agents químics

Quantificació d'agents químics

• A través de la captació ambiental de químics a l'aire es pot determinar la quantificació simultània o no de l'agent químic.
• Els sistemes de lectura directa i els sistemes de presa de mostres i anàlisi són les dues formes de classificar les captacions.

Classificació dels Sistemes de Mesura de Contaminants Químics a l'Aire

• La inhalació és la més freqüent entrada de tòxics a l'organisme de forma crònica.
• L'avaluació i quantificació dels agents químics perillosos a l'ambient de treball es fa mitjançant la determinació de la concentració a l'aire inhalat.
• Són necessaris molts processos industrials que utilitzen agents químics perillosos.
• El risc es quantifica amb:
• Temps d'exposició dels treballadors
• Concentració del contaminant
• El temps d'exposició s'obté a través de l'estudi de camp perillosos del lloc a avaluar.
• Quan es quantifiquen els contaminants, s'han de considerar els punts següents
• Temps per al qual s'estableix el valor límit de referència
• L'estat físic del contaminant i les seves propietats
• Tècniques de presa de mostres-anàlisi
• També cal considerar:
• Estat físic del contaminant
• Tècniques de presa de mostres-anàlisi
• Estratègia de captació de mostres (nombre i durada de preses per jornada)
• Característiques ambientals i personals
• La mesura de la concentració es pot fer mitjançant:
• Tipus d'instrumentació
• Ubicació de l'instrument
• Durada del mostreig

Procediments de Mesura Segons el Tipus d'Instrumentació

• A l'hora de classificar la instrumentació cal tenir en compte:
• Com es capta l'aire
• Com es determina el contaminant
• Quin és el grau d'exactitud de l'instrument

Com es Capta l'Aire?

• Es pot classificar els instruments de mesura de forma activa (amb bomba) o passiva (difusió).
• La forma de captació d'aire pot ser:
• Captació activa: l'aire passa forçat a través del dispositiu.
• Captació passiva: l'aire passa per difusió simple.

Com es Determina el Contaminant?

• La determinació de la concentració dels contaminants a l'aire es pot fer:
• Directament al lloc de treball
• Mitjançant una presa de mostres i anàlisi posterior al laboratori
• Els sistemes de lectura directa proporcionen resultats immediats i estalvien infraestructura analítica.

Altres Funcions en la Captació Activa

• La captació activa pot realitzar les funcions següents:
• Detecció directa (específica o inespecífica)
• Captació de l'aire en un recipient
• Fixació i concentració dels contaminants sobre suports específics

Presa de Mostres

• La presa de mostres es pot fer amb captació directa d'aire o amb suport per retenir el contaminant.
• En ambdós casos, cal una tècnica analítica posterior.
• La presa de mostres pot ser:
• Directa
• Amb un suport
• Els sistemes de mesura consisteixen en una presa de mostres amb conservació immediata i transport a un laboratori especialitzat.
• Els instruments utilitzats són bombes d'aspiració portàtils amb sistemes de captació acoblats.
• Els principals sistemes de captació són:
• Filtres de membrana per partícules sòlides
• Borbolladors per a gasos i vapors
• Tubs adsorbents per a vapors i aerosols líquids
• Bosses inertes (per a la presa de mostres directa)

Quin Grau d'Exactitud Té l'Instrument Utilitzat?

• D'acord amb el seu grau d'exactitud hi ha:
• Instruments orientatius
• Instruments de precisió
• Els mètodes orientatius solen ser de lectura directa.

Ubicació de l'Instrument

• Les mesures i preses de mostres estàtiques o ambientals determinen concentracions en zones de treball definides o generals.
• Els aparells no tenen restriccions dimensionals i permeten obtenir informació del grau de contaminació per al control ambiental.
• Les mesures i preses de mostres personals requereixen instruments de dimensions reduïdes i funcionament autònom, portats pels treballadors durant tot el temps de mostreig.

Preses de Mostres i Preses de Mostres en funció de la ubicació

• En funció de la ubicació de l'instrument, les preses de mostres poden ser:
• Estàtiques (ambientals)
• Dinàmiques (personals)
• La presa de mostres personal ofereix una idea més precisa de l'exposició real als contaminants.
• La limitació principal del mètode és que depèn en excés dels hàbits de treball i ofereix poca informació sobre focus de contaminació.
• Es pot fer de dues maneres:
• Zonal: es recullen diferents mostres segons la zona
• Permanent: els treballadors porten l'aparell fix, sense tenir en compte les zones.
• La presa de mostres personal és la més utilitzada per avaluar l'exposició ambiental, ja que les concentracions fluctuen en el temps i a l'espai.

Durada del Mostreig

• Segons la durada de la presa de mostres, els processos de mesura es classifiquen en:
• Mesures puntuals: determinació de la concentració en un espai curt de temps, lligades a instruments de lectura directa.
• Mesures contínues: determinació de la concentració en un període llarg, fins i tot una jornada laboral.
• Mesures mitjanades: Captacions a diferents intervals amb concentració mitjana.

Sistemes de Lectura Directa

• Els instruments de lectura directa porten a terme la captació i l'anàlisi en el mateix instrument.
• La mesura es fa mitjançant una acció manual o mecànica.
• La concentració es llegeix en una escala o en un display immediatament després de prendre la mostra.
• Els equips de lectura directa proporcionen una mesura immediata de la concentració d'un contaminant a l'aire.

Classificació dels Sistemes de Mesura Directa

• Els instruments de lectura directa es classifiquen per la forma com es presenten els contaminants en instruments per a gasos i vapors i instruments per a aerosols.

Instruments per a Gasos i Vapors

• Els instruments de lectura directa per a gasos i vapors són els més estesos per la seva facilitat d'ús.
• Poden ser:
• Indicadors colorimètrics
• Monitors
• Els indicadors colorimètrics es classifiquen en:
• Tubs colorimètrics de curta durada
• Tubs colorimètrics de llarga durada
• Sistema format per un analitzador i un xip
• Els monitors poden ser:
• Elèctrics
• Tèrmics
• Electromagnètics
• Quimioelectromagnètics
• Magnètics
• Espectroscopis fotoacústics

Instruments per a Aerosols

• Hi ha monitors amb diferents fonaments físics de detecció.
• Hi ha instruments com :
• Òptics
• Elèctrics
• Piezoelèctrics

Detecció de Gasos i Vapors amb Indicadors Colorimètrics

• Els tubs colorimètrics fonamenten la mesura en el canvi de color d'una substància en contacte amb un contaminant.
• Consisteixen en tubs de vidre segellats amb un suport inert impregnat amb un reactiu que reacciona amb el contaminant, canviant de color.
• Una escala inscrita a la paret indica la concentració de la substància mesurada.
• L'escala pot ser en ppm o en tant per cent en volum.
• L'aire contaminat es fa circular a través d'una bomba d'aspiració manual
• Els tubs s'han de calibrar amb la bomba recomanada.

Recomanacions d'Ús dels Tubs Colorimètrics

• Abans de fer-los servir, llegiu les especificacions del fabricant
• Comproveu el cabal de la bomba
• Netegeu els canals d'aspiració
• Els tubs s'han de trencar pels dos extrems
• La lectura del tub s'ha de fer immediatament després de mostrejar
• Cal conèixer la pressió i la temperatura per fer les correccions.

Tipus de Tubs Colorimètrics

• Hi ha tubs de curta durada, llarga durada i un sistema amb analitzador i xip.

Tubs Colorimètrics de Curta Durada

• El mètode consisteix a fer passar l'aire a través del tub amb una bomba mecànica.
• El nombre d'aspiracions és el recomanat pel fabricant.
• El temps de mostra és entre 10 segons i 15 minuts.
• Hi ha diferents tipus:
• D'una capa indicadora
• Amb una o més precapes
• Combinació de dos tubs
• Amb sondes de connexió
• Amb una ampolla de reactiu
• Per a mesures simultànies
• Indicats per a:
• Estimar la concentració puntual
• Determinar la concentració prop del focus
• Calcular la variació
• Detectar fuites
• Identificar la presència del contaminant en espais tancats

Tubs Colorimètrics de Llarga Durada

• Proporcionen una mesura integrada de la concentració mitjana durant el període de mostreig.
• El temps de presa de mostres és d'entre una i vuit hores.
• N'hi ha de dos tipus:
• Sistemes amb bomba peristàltica
• Sistemes per difusió
• Per conèixer la concentració, s'aplica la fórmula:

Concentració contaminant = (lectura tub. Temps exposició) / Temps presa de mostra

• Indicats per estimar la concentració mitjana.

Equip per Analitzador i un Xip

• Es tracta d'un equip per analitzar gasos i vapors, anomenat CMS.
• El fonament és el mateix que els tubs colorimètrics, però amb més precisió i facilitat d'ús.
• L'equip té un xip que fa la funció d'aspiració i un analitzador que dóna la lectura.
• Cada xip té deu canals de mesura, amb un reactiu específic per a cada contaminant.
• L'aire contaminat passa per un dels tubs, i un sensor de flux garanteix el cabal òptim.
• Un microprocessador reconeix automàticament el xip.
• L'analitzador reflecteix en forma de dígits la concentració en una pantalla digital.
• El temps de presa de mostres s'adapta a la concentració de contaminant.

Indicacions del Fabricant de Tubs Colorimètrics

• És important obtenir la concentració a l'aire relacionada amb períodes de curta durada.
• Degut a la rapidesa i baix cost del procés, però s'han de llegir les indicacions.
• El fabricant ha de proporcionar prou informació per a l'ús correcte del producte.
• Informar sobre:
• Manipulació correcta
• Acoblament a la bomba
• Verificació de l'estanquitat de la bomba
• Reacció interna, canvi de color, interferències
• Lectura de la concentració
• Emmagatzematge, transport i eliminació

Monitors de Lectura Directa per a Gasos i Vapors

• Són instruments precisos formats per un sensor amb senyal elèctric proporcional a la concentració i reflectit en una pantalla digital.
• Registre en unitats de concentració o elèctriques.
• Disseny basat en la detecció amb fonaments químics i/o físics.
• Poden ser portàtils o per col·locar en zones de mesura contínua.
• Principalment per a avaluacions i controls previs, localització de focus de contaminació o valoració del possible risc per a la salut.
• Poden dur alarmes òptiques o acústiques en situació de risc.

Tipus de Monitors de Lectura Directa

• En funció del temps de mesura:
• Continus
• Amb mesures discontínues
• Hi ha monitors amb 1-4 sensors per unitat, de vegades intercanviables
• Els sensors es basen en principis físics:
• Elèctrics: canvi dels paràmetres elèctrics causats per les propietats físiques o químiques del gas.
• Tèrmics o de combustió catalítica: variacions en les propietats tèrmiques dels gasos.
• Electromagnètics: fan servir l'energia de radiació per detectar el senyal sobre la base dels fenòmens de interacció moleculars.
• Quimioelectromagnètics: valoren la radiació emesa/absorbida i produeixen reacció química amb radiació electromagnètica.
• Magnètics o d'espectroscòpia de masses: canvi del camp magnètic causat pel pas de molècules ionitzades
• Espectroscopis fotoacústics: mesurament de l'ona acústica generada per un gas
• Calibratge periòdic amb un kit
• Monitors portàtils que registren les lectures de les concentracions mitjanes
• Si s'utilitza per avaluar l'exposició, ha de tenir el certificat corresponent.

Monitors per a la Detecció Directa d'Aerosols

• Instrumentals:
• Òptics: Utilitzen les propietats òptiques d'una partícula
• Elèctrics: Funció a la interacció entre partícules i les càrregues
• Piezoelèctrics: Mesuren la massa de l'aerosol per la variació de la freqüència de la ressonància.

Aplicacions dels Monitors d'Aerosols

• Estimar la concentració puntual
• Calcular la concentració a prop de la font
• Detectar possibles contaminants
• Fer mesures prèvies a l'avaluació
• Calcular la variació
• Detectar fuites
• Detectar contaminants en espais confinats
• Mesurar emissions de curta durada
• Detectar pics de concentració