1 presentación monitoreo (i)

5/7/2018 1 Presentación Monitoreo (I) - slidepdf.com

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MONITOREO DE CALIDAD DELAIRE

Expositor:

JAIME PARADA IBAÑEZ



Motivación

Conocer las diferentes técnicas de monitoreo y susaplicaciones

Nociones de diseño de redes de monitoreo



Monitoreo de Gases yMaterial Particulado



ANTECEDENTES

GENERALES

MONITOREO ATMOSFÉRICOSe define como monitoreo atmosférico a todas las

metodologías diseñadas para muestrear, analizar y procesar en forma continua las concentraciones desustancias o de contaminantes presentes en el aire en un

lugar establecido y durante un tiempo determinado.



Objetivos del monitoreo (para qué)

Establecer

Establecer bases científicas para políticas de desarrollo.Determinar

Determinar la congruencia con las normas y los criterios legales.Estimar Estimar los efectos en la población y en el ambiente.Informar

Informar al público acerca de la calidad del aire.Proporcionar

Proporcionar información de fuentes y riesgos de

contaminación.Llevar a cabo

Llevar a cabo evaluaciones de tendencias a largo plazo.Medir

Medir los efectos de las medidas de control en la calidad del aire.Estudiar

Estudiar las reacciones químicas de los contaminantes en la

atmósfera.Calibrar y evaluar

Calibrar y evaluar modelos de dispersión de contaminantes en la

atmósfera.



ESCALAS DE MONITOREO(Definición de acuerdo a US EPA)

MicroescalaDefine las concentraciones en volúmenes de aire asociados condimensiones de área de algunos metros hasta 100 metros. Esta escala

podría tipificar áreas como calles encajonadas del centro de la ciudad y

corredores de alto tráfico.

Escala MediaDefine las concentraciones típicas de áreas que pueden comprender

dimensiones desde 100 m hasta 0.5 Km. Esta escala puede caracterizar áreas como estacionamientos, calles peatonales de los centroscomerciales, estadios, edificios de oficinas, calles sin pavimentar, entreotros.

Escala Local o VecinalDefine las concentraciones en un área con uso de suelo relativamenteuniforme cuyas dimensiones abarcan desde 0.5 a 4 Km. Estacategoría incluye barrios comerciales, industriales y residenciales.

Escala UrbanaDefine las condiciones de una ciudad con dimensiones en un rango de

4 a 50 Km. Esta escala generalmente necesita la definición de mas deun lugar de muestreo.

Escala RegionalDefine generalmente un área rural de geografía razonablementehomogénea y se extiende desde la decena hasta cientos de kilómetrosEscala Nacional y GlobalLas mediciones que corresponden a esta escala representan

concentraciones características de la nación y del mundo como un todo



Definición de Objetivos

ESTRATEGIA DE

MONITOREO

Definición de parámetros ambientales•Contaminantes a medir

•Parámetros meteorológicosDefinición de número y sitios de muestreo

•Localización de sitios de muestreo

•Densidad o número de puntos de muestreo

•Requerimientos del sitio de muestreo

Determinación de tiempos de muestreo

•Duración del programa

•Frecuencia de muestreos

•Tiempos de toma de muestras

Selección de equipos de muestreo y técnicas de análisis

•Muestreadores pasivos

•Muestreadores activos

•Monitores automáticos

•Sensores remotos

•Bioindicadores



TIPOS DE

MONITOREOS



MUESTREADORES PASIVOS

FuncionamientoLos muestreadores pasivos colectan un contaminante específico por medio de su adsorción y absorción en un sustrato químicoseleccionado. Después de su exposición por un apropiado períodode muestreo, que varía desde un par de horas hasta un mes, la

muestra se regresa al laboratorio, donde se realiza la desorción delcontaminante y después se le analiza cuantitativamente.

Ventajas y DesventajasSimple y de bajo costo, permite extender muchas unidades para proveer información en cuanto a la distribución espacial de los

contaminantes. Sin embargo el tiempo de resolución de estatécnica es limitado.

TécnicasExisten varias técnicas de muestreos pasivos disponibles o en

desarrollo para los principales contaminantes urbanos, entre lasque se incluyen las de NO2, SO2, NH3,VOC’s, y O3.UsosExisten dos usos claramente diferenciados:• En puntos fijos de muestreo, para monitorear calidad de aire,

especialmente para estudios de fondo y muestreos de ampliacobertura espacial• Exposición personal y estudios epidemiológicos (la gente los

puede llevar puestos)



Muestreadores Pasivos



Muestreadores Pasivos

Tubos pasivos para SO2, NOx, O3



MUESTREADORES ACTIVOS

FuncionamientoEstos equipos requieren energía eléctrica para bombear el aire amuestrear a través de un medio de colección físico o químico.TiposLos muestreadores activos más utilizados actualmente son los

burbujeadores acidimétricos para SO2, el método de filtración paraPST de la OECD y el método gravimétrico de Altos Volúmenes(High Vol.) para partículas totales y fracción respirable de la EPA.

Otros tiposTambién existen técnicas de muestreos activos disponibles para lamayoría de los contaminantes gaseosos, como el método de Gries-Saltzman para NO2 y el método NBKI (Neutral Buffered Potassium

Iodide, Solución amortiguadora neutra de yoduro de potasio) paraO3, sin embargo la mayoría de estas técnicas han sido reemplazadas por analizadores automáticos.

Para la investigación de aerosolesEn especial los aerosoles secundarios, y gases ácidos se están

usando filtros empacados y sistemas “Denuder”.VentajasEstos muestreadores son relativamente fáciles de operar, confiables

y han proporcionado la base de datos de mediciones en la mayor

parte del mundo.



Muestreadores Activos

Bolsa Plástica

Tubo indicador

Tubos adsorbentes

Burbujeadores

Muestreadores portátiles para gases y vapores

M t d d lt l



Muestreador de alto volumenpara PTS y PM10

Cabezal CiclónicoCabezal Impactador




Muestreadores Activos Dicótomo




Minivol




Impactador Harvard



Muestreadores ActivosPartisol

M t d A ti



Muestreadores ActivosEspeciación química

M t d A ti



Muestreadores ActivosDenuders

ANALIZADORES O



ANALIZADORES O

MONITORES AUTOMÁTICOSFuncionamiento

Estos instrumentos se basan en propiedades físicas o químicas delelemento que va a ser detectado continuamente, utilizando métodosoptoelectrónicos. El aire muestreado entra en una cámara de reaccióndonde, ya sea por una propiedad óptica del gas que pueda medirsedirectamente o por una reacción química que produzcaquimiluminiscencia o luz fluorescente, se mide esta luz por medio deun detector que produce una señal eléctrica proporcional a la

concentración del contaminante muestreado.

ANALIZADORES O



ANALIZADORES O


VentajasEquipos de alto costo. Pueden ser más susceptibles a problemastécnicos en comparación con los muestreadores, cuando no se cuentacon los programas de mantenimiento adecuados y con personaltécnico calificado, ya que requieren de técnicos especializados para laoperación rutinaria de los equipos y de métodos más sofisticados de

aseguramiento y control de calidad.Estos monitores automáticos producen gran cantidad de datos queusualmente necesitan de sistemas telemétricos para su recopilación y

computadoras para su subsecuente procesamiento y análisis.

ANALIZADORES O



ANALIZADORES O


VentajasLocalización

Es muy común en las redes de monitoreo el uso de monitoresautomáticos junto con muestreadores activos y pasivos

MONITORES AUTOMÁTICOS




Para gases criterioMonitor de Ozono por absorción UVMonitor de SO2 por fluorescencia UVMonitor de CO por correlación IR Monitor de NO, NO2, NOx por quimiluminiscenciaMonitor de HCT (CH4 y HNM) por ionización deflama

Estación Calidad de Aire en Talagante

Estación móvil





M=Ko/f 2TEOM para PM10, PM2.5 y PM1.0

Elemento balanzaACCU





Monitor atenuación B, PM10 y PM2.5





TEOM y nephelómetro topaz, en CENMA



MONITORES REMOTOS

Ventajas

Estos equipos pueden proporcionar mediciones integradas demulticomponentes a lo largo de una trayectoria específica en laatmósfera (normalmente mayor a 100 m.). Incluso proporcionar

mapas tridimensionales detallados de concentraciones decontaminantes dentro de un área por un período de tiempo limitado.



MONITORES REMOTOS

Ventajas

Utilización

Algunos de estos monitoreos remotos se han llevado a cabo por

medio de instrumentos montados en aviones o en satélites, cuyosmétodos incluyen el uso de correlaciones espectrométricas, el reflejode la luz solar en las partículas de los aerosoles, absorción infrarroja

y emisión espectroscópica, láser de color y de inducción infrarrojafluorescente y la aplicación de técnicas astronómicas.



MONITORES REMOTOS

Ventajas



Utilización




AplicacionesLas aplicaciones son muy especializadas y particularmente seutilizan para investigaciones cerca de las fuentes de emisión, en las

plumas de las chimeneas y para mediciones verticales decontaminantes gaseosos y aerosoles en la atmósfera.



MONITORES REMOTOS

Ventajas



Utilización




AplicacionesLas aplicaciones son muy especializadas y particularmente seutilizan para investigaciones cerca de las fuentes de emisión, en las

plumas de las chimeneas y para mediciones verticales decontaminantes gaseosos y aerosoles en la atmósfera.

Desventajas

Son instrumentos muy caros y extremadamente complejos, y presentan además dificultades con la validación de sus datos, nivelesde confianza y calibración.

Monitores remotos



Monitores remotos

Equipo DOAS (Diferential OpticalAbsorption Spectroscopy

Monitores remotos



Monitores remotos

Mediciones desde Avión

Mediciones desde base en tierra

LIDAR (light detection and ranging)

BIOINDICADORES



BIOINDICADORES

AplicacionesSe utilizan bioindicadores (generalmente plantas) para estimar el efectode los contaminantes atmosféricos.Métodos

Los métodos incluyen:• Uso de la superficie de las plantas como receptoras de contaminantes y de su

capacidad para acumular contaminantes. Requiere de análisis en laboratorio• Estimación de los efectos de los contaminantes en el metabolismo o en la

información genética de las plantas. Requiere de técnicas muy sofisticadas.• Estimación de los efectos de los contaminantes en la apariencia de las plantas. Se

puede realizar en terreno por expertos y no se necesitan análisis de laboratorio.• Distribución y análisis de plantas específicas como indicadores de calidad del

aire, como el tipo y distribución de líquenes para estimar los efectos fitotóxicostotales de la contaminación del aire. Se puede realizar en terreno por expertos yno se necesitan análisis de laboratorio.

LimitacionesDada la complejidad de los problemas involucrados actualmente, el uso delas técnicas de biomonitoreo se limita a localizaciones específicas,

particularmente en estudios de monitoreo de ecosistemas, proporcionandoinformación útil también a niveles regionales.

COMPARACIÓN ENTRE TÉCNICAS DE MONITOREO



COMPARACIÓN ENTRE TÉCNICAS DE MONITOREO

Costo Variable

Problemas en la estandarización de susmetodologías y otros inherentes a los procedimientos.

Algunos requieren análisis de laboratorio.

Baratos.Útiles para identificar la presencia dealgunos contaminantes.

Bioindicadores

> $ 200 000

por sensor.

Muy complejos y caros.Difíciles de operar, calibrar y validar.

No son siempre comparables con losanalizadores convencionales.

Proporcionan patrones de resolución dedatos.

Útiles cerca de fuentes y paramediciones verticales en la atmósfera.Mediciones de multicomponentes.

Sensores Remotos

$ 10000 -20000 por monitor.

Complejo.Caro. Requiere técnicos calificados.Altos costos periódicos de operación.

Alto funcionamiento comprobado.Datos horarios.Información on line y bajos costosdirectos.

MonitoresAutomáticos

$ 2 000 -4 000 por unidad

Proporciona concentraciones pico o dealerta.Trabajo intensivo.Requieren análisis de laboratorio.

Bajo costo.Fáciles de operar.Confiables en: operación yfuncionamiento.Historia de bases de datos.

MuestreadoresActivos

$ 2 - 4 por muestra

No probado para algunos contaminantes.En general sólo proveen promediossemanales y mensuales. Requierenanálisis de laboratorio.

Muy bajo costo.Muy simples.Utiles para cribado y estudios de base

MuestreadoresPasivos

INVERSIÓNU.S. DLLS

DESVENTAJASVENTAJASMETODOLOGÍA

CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE ESTACIONES



CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN DE ESTACIONESDE MONITOREO DE CALIDAD DE AIRE

Según el Centro Europeo sobre Tópicos de Calidad del Aire ( European Topic Center

onAir Quality ETC-AQ)

Estación Remota

Esta estación es usada para determinar los niveles de la línea de base de lacontaminación atmosférica producida por las fuentes de origen natural,así como el transporte de estos contaminantes a través de la atmósfera a

grandes distancias. Estas estaciones deben ser ubicadas lejos de lasfuentes de emisión.

Estación Rural

Esta estación se utiliza para realizar monitoreos que determinen las líneasde base a nivel regional de la calidad del aire resultante del transporte ydistribución de los contaminantes y las emisiones de una región donde estánlocalizadas.

Estación cercana a la ciudad

Esta estación se utiliza para realizar monitoreos que determinen las líneas de base a nivel regional de la calidad del aire resultante del transporte ydistribución de los contaminantes y las emisiones de una región donde estánlocalizadas las estaciones de monitoreo. Estas estaciones pueden localizarse

en áreas fuera de la ciudad, que contengan pueblos o comunidades muycercanas entre sí.

Estación Urbana

Estas estaciones se utilizan para monitorear el promedio de los niveles decalidad de aire en áreas urbanas (concentración de la línea de base urbana).

Este es el resultado del transporte de contaminantes atmosféricos desde lasafueras del área urbana y desde el interior de la misma. Sin embargo, estasestaciones no están directamente influenciadas por fuentes de emisióndominantes tales como zonas industriales o de alto tráfico

Estación Industrial

Estas estaciones se usan para monitorear los niveles de contaminación del aire proveniente de zonas industriales. Las emisiones industriales tienen unainfluencia predominante y directa sobre estas estaciones (situaciones críticas)Se deben colocar tanto en áreas urbanas como rurales. La clasificación deestas estaciones es altamente dependiente de los niveles y características delas emisiones.

Estación de Tráfico

Estas estaciones se utilizan para monitorear los niveles de la contaminacióndel aire en calles con tráfico importante. Las emisiones de las fuentes móvilestienen una influencia predominante y directa sobre estas estaciones

(situaciones críticas).



MEDICIONES CONTINUAS

DE CALIDAD DE AIRE

Equipamiento deestaciones móviles

Equipamiento estaciones de calidad de aire



SO2

O3

PM10

Datalogger

Gen. Aire Cero 1

Multicalibrador

Tomamuestras

Gases Calibración

Salida gases

Cabezal PM10

WS, WDT, HR

Transf.Manualde datos

modem

MástilMeteorológico

Gen. Aire Cero 2

NO, NO2, NOx

CO

HCNM, CH4

Transf.Automáticade datos

ComputadorCENMA



Equipamiento Estaciones Móviles



Equipamiento Estaciones Móviles

de Calidad de AireMedición de Gases Criterio

Monitor de Ozono por absorción UVMonitor de SO2 por fluorescencia UV

Monitor de CO por correlación IR

Monitor de NO, NO2, NOx por quimiluminiscenciaMonitor de HCT (CH4 y HNM) por ionización de flama

Módulo de Calibración de Monitores de GasesMulticalibrador (dilutor de gases) con generación de

Ozono

Generador de aire cero

Gases de referencia (protocolo EPA) de SO2, NOx,

CH4, CO

Medición Continua de Material Particulado

menor a 10 micronesMonitor continuo TEOMMedición de Parámetros MeteorológicosSensor de Temperatura

Sensor de Humedad relativa

Sensor de Velocidad de viento

Sensor de dirección de viento

Torre telescópica de 10 m.



SO2 API Monitor



CO API Monitor



NOx API Monitor



O3 API Monitor



Multicalibrador API700



Generador de Aire Cero



M=Ko/f 2

TEOM R&P

TEOM I t l d t



TEOM Instalado en una caseta



NOCIONES BÁSICAS

PARA EL DISEÑO DEREDES



UTILIDAD DE LAS METODOLOGÍAS PARA EL MONITOREO DE LACALIDAD DEL AIRE



CALIDAD DEL AIREDE ACUERDO CON EL OBJETIVO ESTABLECIDO

Muestreadores

Pasivos

Muestreadores

Activos

Monitores

Automáticos

Sensores

RemotosBioindicadores

Vigilar el cumplimiento de los valores límite de calidad

de aire.1 3 3 1 1

Implementación de planes de contingencia. 1 3 3 2

Alertas ambientales: vigilancia de valores máximos. 1 2 3 2

Investigación del transporte de contaminantes

atmosféricos2 2 1 3 2

Barrido de contaminantes en una trayectoria. 2 3

Rastreo de tendencias temporales de calidad de aire. 2 1 3 3 1

Medición del impacto de las medidas de control en la

calidad de aire.3 2 3 2 1

Calibración y evaluación de modelos de dispersión. 1 1 3 3

Monitoreo Kerbside (en banqueta). 3 3 1

Efectos de la contaminanción atmosférica global.

Inventario de efectos.2 2 2 1 3

Estudios de Salud Pública 3 3 1 1

Medición de concentraciones de fondo. 3 1 1 3

Monitoreos en fuentes fijas. 1 2 3 3

Monitoreo perimetral a industrias riesgosas. 1 2 3 3 1

OBJETIVOSMETODOLOGIAS

Nota: Los valores del 1 al 3 indican la utilidad de metodología. Correspondiendo el número 3 a la tecnología más recomendada para cumplir con el objetivo. La

ausencia de valor implica que esta tecnología no es recomendable para cumplir con el objetivo establecido.



FACTORES Y RECOMENDACIONES PARA LA SELECCIÓN DEUN EQUIPO AUTOMÁTICO DE MONITOREO



Etapas de un Plan de Aseguramiento de Calidad



Validación de la información



Validación de la



informaciónEtapas

Eliminar datos física y espacialmente inconsistentes (valoresescapados o erróneos)

• Nivel 0Verificar la generación de datos (calibraciones, chequeos,mantención, etc)

• Nivel 1Verificar consistencia interna, con la serie de datos (desplegar información)• Nivel 2

Verificar consistencia temporal y espacial, comparar con serieshistóricas, con otros lugares, correlacionar con otras variables.• Nivel 3Evaluar la información de acuerdo a los criterios de interpretacióny uso de esta

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