En los últimos meses, hemos discutido varias formas de recolectar o medir el gas del aire y del suelo para evaluar la intrusión de vapor (VI) o para ubicar fuentes subterráneas de contaminación. La siguiente tabla resume las características, ventajas y aplicaciones de cada método. Por supuesto, las calificaciones de la tabla son subjetivas, por lo que explicaremos la lógica para determinar las limitaciones de varios sistemas. De esta forma, de arriba a abajo la tabla presenta las capacidades, ventajas y aplicaciones.
Capacidad
Constituyentes de preocupación:
Todos los métodos son capaces de medir las concentraciones de COV, pero a excepción de algunos de los COV más ligeros, como la naftalina, solo los adsorbentes pueden recolectar los COV más pesados, incluidos los PAH.
Duración de la muestra:
Todos los instrumentos electrónicos brindan lecturas en tiempo real, pero un PID u otro medidor portátil normalmente no brindaría datos continuos durante un período de tiempo determinado. Se puede configurar un GC o un GC/MS de campo para recopilar datos continuos y transmitir información o advertencias a través de Internet, pero el costo es excesivo para la mayoría de los proyectos. Pero existe la esperanza de que en un futuro cercano, el mercado pueda introducir soluciones tecnológicas con un costo beneficio prudente.
Las muestras al azar, es decir, muestras (o lecturas) de unos pocos segundos o minutos de duración, se pueden recolectar por todos los métodos, excepto por los adsorbentes pasivos. Los adsorbentes pasivos están diseñados para absorber productos químicos durante períodos más prolongados, generalmente días o semanas. Los resultados integrados en el tiempo proporcionan concentraciones promedio durante un período prolongado. Las bolsas, los viales de vidrio y los adsorbentes de Tedlar® recolectados mediante una jeringa se completan en segundos o minutos y brindan datos instantáneos. Lo mismo ocurre con los PID de campo y la mayoría de los GC portátiles.
Otros:
Todos los métodos, excepto los sorbentes pasivos, proporcionan habitualmente datos de concentración, es decir, resultados en términos de masa/volumen, como microgramos/metro cúbico (µg/m³) o partes por billón volumétrico (ppbv). Los adsorbentes pasivos solo proporcionan la masa de una sustancia química, y el volumen de aire que representa debe estimarse en función de las tasas de captación (absorción) de cada sustancia química. Las tasas de absorción pueden no conocerse para todos los productos químicos y pueden variar debido a la humedad y otras variables. Para el gas del suelo, también existe el riesgo del efecto de inanición, en el que un adsorbente absorbe los productos químicos más rápido de lo que el suelo circundante puede reponerlos, y los resultados estarán sesgados a la baja.
Energía:
Los métodos que no requieren energía eléctrica se pueden operar en cualquier lugar. Los dispositivos que funcionan con baterías también se pueden usar en áreas remotas, pero las baterías deberán reemplazarse o recargarse ocasionalmente. Es posible que algunos otros dispositivos deban ajustarse periódicamente a medida que disminuye la carga de la batería. Las bolsas Tedlar® no deben llenarse con una bomba de vacío, debido al riesgo de contaminación cruzada de la bomba. En cambio, las bolsas generalmente se colocan en una “caja de pulmón” hermética y se bombea aire fuera de la caja de pulmón, lo que hace que la bolsa de Tedlar® se infle.
Beneficios
Calidad de los datos:
Los Canisters® evaluados por el Método TO-15 de la USEPA todavía se consideran el número uno. Es probable que cualquier otro enfoque deba verificarse con los resultados de TO-15 para las evaluaciones de VI. PID puede proporcionar resultados consistentes, pero solo son precisos después de aplicar un factor de corrección específico del compuesto para el constituyente primario, si se conoce.
Distinción compuesta:
La mayoría de los detectores PID de campo no tienen la capacidad de distinguir entre compuestos. Otros instrumentos de campo electrónicos pueden reconocer compuestos con un alto nivel de certeza, pero generalmente están calibrados para un número limitado de compuestos a diferencia de los equipos estacionarios en las instalaciones de laboratorio.
Nivel de rango bajo:
Ordenados por puntaje, PID y multigas recibirían un puntaje promedio bajo porque la mayoría no puede detectar vapores en concentraciones VISL, incluido el gas de tierra. Sin embargo, hemos descubierto que son totalmente capaces de localizar áreas de origen en entornos comerciales/industriales. Los adsorbentes también recibirían una puntuación baja, especialmente para SVOC, si se extrae más aire a través del adsorbente o si simplemente se deja en su lugar durante un período de tiempo más largo. Pero se debe tener cuidado porque un tamaño de muestra grande o una duración muy larga pueden arruinar las muestras de adsorbente.
Interferencia mínima del contenedor:
Como las bolsas Tedlar® están hechas de plástico, tienden a emitir algunos químicos y absorber otros. También tienen el tiempo de retención más corto de cualquier muestra de laboratorio, por lo que recibirían una puntuación media relativamente baja. Los envases de vidrio, por otro lado, obtienen una alta puntuación porque son desechables e impermeables. Sin embargo, algunos laboratorios pueden reutilizar los envases de vidrio. Por lo tanto, si la contaminación cruzada es motivo de gran preocupación, discútalo con el laboratorio.
Aceptación regulatoria de EE. UU.:
Como se mencionó anteriormente, Canister® se ha clasificado como el número uno a los ojos de la mayoría de las agencias reguladoras de los EE. UU. Los adsorbentes son ampliamente utilizados y aceptados en Europa para algunos constituyentes, pero su idoneidad para el gas del suelo y varios productos químicos es menor. Las muestras de viales no se utilizan ni se aceptan ampliamente, en parte porque se limitan al muestreo aleatorio. Pero debido a que el gas del suelo no varía mucho durante varios días, la ventaja de las muestras de gas del suelo integradas en el tiempo es limitada. Es posible que los niveles de notificación de los viales de vidrio no cumplan con algunos VISL de gas de suelo, pero dado que VISL exagera en gran medida el riesgo de IV en la mayoría de los entornos comerciales/industriales, las muestras de viales son útiles para tomar muestras de gas de suelo. Además, los viales son ideales para localizar fuentes de contaminantes, donde las concentraciones suelen ser mucho más altas que VISL.
Rápido de implementar:
Los Canisters® terminaron recibiendo un puntaje promedio bajo porque primero deben ser transportados desde el laboratorio y, en muchos casos, certificados como limpios antes del envío. El uso de equipos electrónicos más complejos generalmente está sujeto a la disponibilidad de equipos y usuarios calificados, y el equipo puede requerir una buena preparación antes de su uso. Los viales de vidrio, sorbentes recolectados por jeringa y PID pueden desplegarse rápidamente en una sola movilización, a diferencia de los sorbentes pasivos, que requieren una movilización al campo para instalarlos y otra para recolectarlos.
Disponibilidad:
Las bolsas Canisters® y Tedlar® son ampliamente utilizadas en Brasil y EE. UU. por consultores y muchos laboratorios. Los PID también están ampliamente disponibles y la mayoría de los consultores ambientales ya tienen uno. Desafortunadamente, solo un número limitado de laboratorios analizan los recipientes de vidrio en busca de aire.
Sencillez:
GC/MS tiene distintas virtudes, pero la simplicidad no es una de ellas. Por lo tanto, los dispositivos de GC fijos obtuvieron una puntuación baja en esta categoría. Los Canisters®, los adsorbentes recolectados por bomba y los GC de campo son más simples. Los viales de vidrio, las bolsas de Tedlar® y los adsorbentes recolectados de forma pasiva o mediante jeringa ocuparían los primeros lugares por su simplicidad y facilidad de uso. Los equipos PID y multigás son relativamente más complejos, pero la mayoría de los trabajadores ambientales ya los usan a diario, y por eso recibieron tres puntos.
Fiabilidad:
Todos los dispositivos son razonablemente fiables si se utilizan en el entorno adecuado. Por lo tanto, ninguno estaba marcado con un solo punto. Pero cualquiera de ellos puede proporcionar datos insuficientes o ninguno en absoluto. Los contenedores están sujetos a obstrucciones y fugas, y la contaminación residual es un riesgo, especialmente para el aire interior. La mayoría de los problemas se pueden evitar utilizando contenedores limpios certificados de un laboratorio de confianza y realizando pruebas de cierre y de fugas antes del trabajo de campo. Las bolsas Tedlar® no son propensas a fallas mecánicas, pero la absorción y la liberación de gases de los productos químicos pueden inutilizar los resultados, al igual que las limitaciones de los plazos de entrega cortos.
En cuanto a los frascos de vidrio, no tuvimos fallas en el uso. En un proyecto, los resultados analíticos incluyeron detecciones de acetona en todas las muestras que analizamos ese día, pero no interfirieron con el proyecto porque no formaba parte de los constituyentes de interés. La acetona es un contaminante común en el laboratorio y también aparece en otro tipo de muestras.
Las muestras de sorbente recolectadas a través de una bomba de muestreo pueden fallar si se agotan las baterías, pero es más probable que esto suceda cuando se recolecta aire en interiores durante un período prolongado que cuando se toma muestras de gas subterráneo debido a que el tiempo de recolección es más corto. Las muestras de sorbente recolectadas de forma pasiva o con jeringa son virtualmente inmunes a los problemas mecánicos, pero todas las muestras de sorbente están sujetas a fallas si el sorbente no coincide con los componentes en cuestión o si los sorbentes se saturan con uno o más químicos.
Los dispositivos electrónicos también pueden fallar, pero el riesgo es mayor para equipos complejos como un GC/MS portátil que para un dispositivo más simple como el PID o multigas. El PID obtuvo una mejor puntuación porque la mayoría de las fallas se pueden resolver en el campo o se puede reemplazar rápidamente el PID si está dañado.
Bajo costo:
Debido a que los equipos complejos son extremadamente caros o complicados de manipular, los GC/MS de campo y los GC y GC/MS fijos recibieron una puntuación media baja, con el entendimiento de que se consideran si nada más puede resolver los problemas. Un PID o multigás no es barato, pero debido a que la mayoría de los trabajadores de campo ya tienen el PID, los costos operativos son relativamente bajos, por lo que recibió una puntuación más alta.
Competencia mínima requerida:
Una vez más, los GC/MS y GC/MS portátiles tienen una puntuación baja debido a su complejidad. Las bolsas, los viales de vidrio y los adsorbentes de Tedlar® utilizados de forma pasiva o con una jeringa obtienen una puntuación alta, ya que son menos complejos para el uso en el campo. PID o multigas son un poco más complejos, pero más conocidos por la mayoría de los trabajadores de campo, por lo que recibieron puntajes altos.
Requiere una mínima familiaridad con el sitio:
Debido a la necesidad de hacer coincidir los adsorbentes con el constituyente de interés y los problemas causados por la exposición de los adsorbentes a un escenario de alta o baja contaminación, los adsorbentes pueden no ser la primera opción para evaluar sitios desconocidos a menos que se consideren estrictamente como herramientas de detección. Los dispositivos que recolectan muestras de aire como Canisters®, viales y bolsas Tedlar® se pueden analizar con un conocimiento mínimo de las condiciones del sitio, por lo que recibieron una buena puntuación. Los PID o multigás de campo también obtuvieron buenos puntajes porque, en general, se pueden usar en todas las condiciones existentes.
Facilidad de envío / tiempo de espera:
Los Canisters® tienen un tiempo de espera de 30 días y no requieren refrigeración, pero generalmente son grandes y costosos de enviar, razón por la cual tienen una calificación baja. Las bolsas Tedlar® son más baratas y fáciles de transportar, pero debido a su tiempo de retención muy corto y al riesgo de daño durante el vuelo, también se ubicaron en la parte inferior. Los viales de vidrio y los adsorbentes recibieron calificaciones más altas debido a su compacidad, ya que no requieren refrigeración. Por lo general, no es necesario enviar los dispositivos electrónicos, lo cual es una ventaja.
Solicitud
Aquí es donde se combinan los pros y los contras de cada enfoque para generar puntajes generales aún más subjetivos. Hasta ahora, nos hemos centrado principalmente en el gas subterráneo, pero aquí agregaremos algunos comentarios sobre el aire interior, que generalmente se recolecta con el gas subterráneo. Así es como los clasificamos:
Intrusíon de vapor de gas del suelo
Los Canisters® obtienen la puntuación más alta porque, a pesar de su volumen y de los posibles problemas mecánicos, brindan los datos más confiables en todas las configuraciones a un costo razonable. Además, el mismo tipo de cilindros de 6 litros se utilizan para gas molido y aire interior. Las bolsas Tedlar® se pueden usar para gas del suelo y son capaces de cumplir con el VISL de gas del suelo para la mayoría de los compuestos, pero su breve tiempo de retención es un problema y su uso puede requerir un laboratorio en el sitio. Los matraces, en nuestra opinión, serían adecuados para el muestreo VI, al menos en entornos comerciales/industriales donde los factores de atenuación debajo de la losa son generalmente mucho más pequeños que 0,03. Desafortunadamente, los viales tienen poco o ningún apoyo de las agencias reguladoras. Por lo tanto, se clasificaron bajos para el análisis VI.
Los sorbentes están ganando adeptos en las evaluaciones de IV, pero los problemas relacionados con las tasas de absorción pueden hacer que los sorbentes pasivos no sean adecuados para comparar concentraciones con niveles de detección, especialmente para productos químicos analizados con menos frecuencia.
Nuevamente, el PID o multigas es el más esencial de los instrumentos electrónicos para las evaluaciones de VI, pero solo como una herramienta complementaria, ya que su nivel de resolución es mucho más alto que el gas terrestre VISL y no puede discriminar entre compuestos. Los instrumentos electrónicos portátiles y estacionarios se pueden usar para evaluaciones de IV, pero generalmente requieren verificación usando muestras Canisters®.
Intrusión de vapor de aire interior:
A pesar de su volumen, costo y complejidad, Canisters® sigue siendo el estándar para las evaluaciones de IV, especialmente para el aire interior. Por lo tanto, están clasificados en la parte superior. Pero mientras que el gas del suelo a veces se recolecta instantáneamente como una muestra aleatoria y, a veces, durante horas como una muestra integrada en el tiempo, el aire interior rara vez se recolecta como una muestra aleatoria, lo que impide el uso de bolsas Tedlar®, viales de vidrio, adsorbentes llenados mediante jeringa y PID portátil. La calidad limitada de los datos o los niveles de notificación insuficientemente bajos también hacen que estos métodos no sean adecuados para el aire interior.
Los adsorbentes recolectados a través de la bomba pueden proporcionar muestras integradas en el tiempo y datos de concentración de vapor. Pero en los EE. UU. son menos conocidos que los botes y solo están siendo aceptados gradualmente por las agencias reguladoras, por lo que recibieron una puntuación intermedia. Todavía existen problemas relacionados con la saturación del adsorbente y la necesidad de combinar el adsorbente con los constituyentes de interés, pero en menor grado que para el gas del suelo. Los sorbentes pasivos tienen las mismas limitaciones, junto con preguntas sobre las tasas de absorción y la capacidad de determinar concentraciones químicas a partir de masas químicas.
El PID o campo multigás tiene un uso limitado para las evaluaciones del aire interior, ya que la mayoría de los compuestos solo se pueden detectar en concentraciones mucho más altas que su VISL. Sin embargo, como el único instrumento que indica las condiciones LEL en tiempo real, es útil incluso en interiores y se le ha asignado un marcador único. Dado que un GC/MS portátil como Hapsite tiene la capacidad de distinguir sustancias químicas en bajas concentraciones en tiempo real, ha demostrado ser muy útil para ubicar fuentes internas (de fondo) de contaminación, pero debido a su alto costo y la necesidad de un experto operador, recibió una calificación baja en general. Un GC o GC/MS fijo, especialmente uno equipado para recopilar datos del aire interior de varias partes del edificio, simultáneamente con gas subterráneo, puede ser excelente para resolver acertijos de VI. Sin embargo, debido a su alto costo, la necesidad de un usuario experimentado y el hecho de que sus resultados deben verificarse con datos del recipiente, no será adecuado para la mayoría de las evaluaciones de IV y obtuvo dos puntos.
Prospección de fuentes:
El término prospección de fuentes significa recopilar datos de varios puntos de vapores/gases del suelo para ubicar áreas de alto nivel de contaminación, generalmente en entornos comerciales/industriales. No es necesario detectar vapores a niveles VISL, y ciertamente no a niveles VISL residenciales, para ubicar la mayoría de las fuentes.
Canisters® puede recolectar vapores/gas del suelo para la prospección de fuentes utilizando métodos de muestreo debajo de la losa, pero eso sería demasiado. Los informes de baja resolución, así como las muestras con Canisters® integrados en el tiempo serían innecesarios ya que la tarea se puede realizar por otros medios con menos costo y esfuerzo. Por otro lado, si el área de interés está debajo de un edificio ocupado, es probable que se requiera una evaluación VI y los datos de Canisters® podrían satisfacer ambas necesidades.
Las bolsas Tedlar® se adaptan bien a la tarea de localizar fuentes, y la posibilidad de interferencia química es un problema menor cuando se trata de vapores de alta concentración cerca de las fuentes. Pero su corto tiempo de retención y la necesidad de una caja de pulmón para llenarlos dan como resultado una puntuación general baja para las muestras que usan bolsas.
Según nuestra experiencia, nada se compara con los viales de muestra para localizar fuentes. Su tamaño compacto, tiempo de retención de 30 días, bajo costo, simplicidad, además de la capacidad de distinguir compuestos a niveles cercanos a VISL, los hacen perfectos para localizar fuentes de contaminación.
A menudo examinamos la contaminación debajo del piso en edificios o pisos exteriores con un PID o multigas, complementado con un número menor de muestras de viales de vidrio en áreas con altas concentraciones. La combinación de detección de campo y análisis de laboratorio limitado nos permite evaluar grandes áreas a un costo relativamente bajo y proporciona datos de concentración para aproximadamente 50 productos químicos. Una vez más, la capacidad de medir niveles bajos de O2 y LEL altos en el vapor/gas del suelo, lo que a menudo indica la descomposición de compuestos no clorados cerca de las fuentes, es una ventaja para este equipo.
Las muestras de sorción son adecuadas para la prospección de fuentes. Las concentraciones de gas del suelo no son especialmente críticas para localizar la contaminación grave; es más importante averiguar qué sustancias químicas están presentes y dónde las concentraciones son más altas. Tampoco se requieren los datos de tiempo incorporados, por lo que generalmente tiene más sentido llenar los adsorbentes con una jeringa en lugar de una bomba. Los adsorbentes pasivos tienen la ventaja adicional de que se pueden recolectar en áreas no pavimentadas, pero por otro lado, no brindan datos en tiempo real y solo se pueden evaluar pagando el análisis de laboratorio en cada sitio de muestreo.
Los GC portátiles pueden ser útiles para la prospección de fuentes, pero debido a su alto costo, la necesidad de calibrar los compuestos adecuados y la necesidad de usuarios experimentados, solo recibieron dos puntos. El GC/MS de campo Hapsite o equivalente se puede utilizar para la prospección de fuentes, pero su alto costo y la necesidad de especialización lo convierten en una mala elección en general. Por supuesto, un GC o un GC/MS fijo no se usaría para medir la contaminación en múltiples ubicaciones a menos que estuviera equipado con muchos tubos y algún tipo de sistema de distribución.
No hay recetas mágicas. Cada uno de los métodos es adecuado para algunas situaciones y no para otras, según los constituyentes de interés, las concentraciones de vapor, la familiaridad con la ubicación, el presupuesto y otros factores. Comprender las diferencias lo ayudará a seleccionar el método más apropiado para responder las preguntas.