Hay varias formas de recolectar y analizar el gas y el aire del suelo para la intrusión de vapor, pero actualmente la mayoría de las muestras se recolectan en recipientes de acero inoxidable evacuados (también conocidos como Summa Canisters®, una marca). Debido a que los recipientes y sus reguladores de flujo son voluminosos, complejos y propensos a problemas mecánicos, la comunidad de intrusión de vapor ha estado buscando algo mejor para reemplazar durante algún tiempo. Algunos piensan que las muestras con el uso de sorbentes son la respuesta. Para una discusión de las muestras de sorbente y cómo se comparan con las muestras de contenedores evacuados, discutiremos más adelante.
El método USEPA TO-15
El método USEPA TO-15 ha sido considerado durante mucho tiempo el estado del arte y está presente en un número significativo de literaturas sobre Intrusión de Vapor, con respecto al análisis de compuestos orgánicos volátiles (COV) en la matriz del aire. El método TO-15 especifica no solo el procedimiento analítico sino también el tipo de contenedor, específicamente los contenedores de acero inoxidable evacuados, como se ejemplifica a continuación.
Foto de Eurofins
Los envases suelen estar equipados con reguladores para controlar el tiempo de llenado, que puede tardar entre 5 minutos y 24 horas. Los reguladores de flujo son complejos y propensos a fugas, obstrucciones y flujo a una velocidad incorrecta, especialmente cuando se someten a un manejo no capacitado. Además, los recipientes son voluminosos, por lo general varían en tamaño de 0,5 L a 6 L (tamaño equivalente a una pelota de baloncesto). Los contenedores y reguladores son muy caros, por lo que el inventario de laboratorio puede ser limitado. Cuando los contenedores funcionan correctamente y se prueban antes de alquilarlos, pueden cumplir con las expectativas y proporcionar una indicación directa de las concentraciones de vapor en el aire.
Por otro lado, las muestras absorbentes (dispositivos adsorbentes) no recogen muestras de aire reales. Los sorbentes acumulan sustancias químicas en carbón activado, espuma de poliuretano u otras sustancias. En esencia, se trata de un método de muestreo de aire, pero sin aire. Hay dos tipos de muestras con dispositivos adsorbentes: activos y pasivos.
El método USEPA TO-17
Los especímenes de dispositivos adsorbentes más comunes son tubulares con un diámetro de 1/4 ” (figura a continuación). El aire se fuerza a través del tubo con una bomba o jeringa. Para fines de intrusión de vapor, las muestras de sorbente generalmente se analizan a través del método USEPA TO-17.
Foto por SKC
En el caso de las muestras pasivas, el aire no es forzado a través del tubo. Simplemente absorben sustancias químicas del aire circundante a través de la difusión molecular. Hay varios diseños y configuraciones, solo dos de los cuales se muestran a continuación. A la izquierda se encuentra el muestreador pasivo Beacon Environmental®, utilizado principalmente para el muestreo de gases del suelo. A la derecha, un muestreador de insignias SKC® para el muestreo del aire interior. Insignias similares se han utilizado durante mucho tiempo en Europa y, a menudo, se colocan en los uniformes para controlar la exposición a sustancias químicas en el lugar de trabajo. Los tubos TO-17 modificados también se pueden utilizar para el muestreo pasivo.
Fotos de Beacon Environmental y SKC
Además de las ventajas de la compactación, la simplicidad y los bajos costos de muestreo, las muestras de sorbente son superiores a los recipientes de vacío para medir COV a concentraciones muy bajas. Los niveles de detección más bajos se logran con muestreadores activos o aumentando el tiempo de exposición de los muestreadores pasivos. La capacidad de recolectar grandes muestras de aire con sorbentes también les permite recolectar COV más pesados y compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC), cuya concentración puede ser lo suficientemente alta como para ser tóxica, pero demasiado baja para ser detectada en muestras de aire tradicionales. Los sorbentes también se utilizan para analizar los niveles de vapor de mercurio, con adsorción en los recipientes. Además, los sorbentes tienen la ventaja de ser utilizados en el muestreo a largo plazo, que representa mejor las condiciones medias que el muestreo a corto plazo. La duración del muestreo para los recipientes rara vez supera las 48 horas, y los períodos largos pueden requerir contenedores grandes o reguladores de flujo inusuales o convencionales. Por el contrario, la duración de la muestra se puede aumentar en los muestreadores de sorbentes pasivos mediante el uso de diferentes sorbentes o mediante el uso de muestreadores con aberturas más pequeñas o milimétricamente más pequeñas.
Pero los muestreadores de sorbentes tienen serias limitaciones, una de las cuales es que calcular el volumen de aire representado por los sorbentes no es sencillo. Cuando un laboratorio analiza muestras de sorbentes, mide la masa de un producto químico en los sorbentes, por ejemplo, 0,0054 μg.
Dicho esto, el operador de recogida debe informar al laboratorio de la cantidad de aire que representa la muestra, o informar mediante una tasa de absorción específica para el dispositivo de muestreo. Así, el laboratorio calcula la concentración en μg/m3 u otra unidad adecuada. Además, las muestras activas a menudo se recolectan con bombas alimentadas por baterías, que si la carga disminuye o se producen obstrucciones en el filtro, el caudal disminuye gradualmente, lo que dificulta determinar el volumen total de aire.
Las muestras pasivas son aún más complicadas, porque en realidad no fluye aire a través de ellas, y es más complicado y menos seguro relacionar la masa química con el volumen de aire. En el lado positivo, debido a que los productos químicos ingresan a los sorbentes pasivos a través de la difusión molecular, los sorbentes pasivos a veces pueden enterrarse en suelos apretados o húmedos que no producen suficiente gas del suelo para contenedores o sorbentes activos. En consecuencia, las muestras pasivas a veces se entierran en malla para localizar las fuentes de contaminación, pero los resultados son más cualitativos que cuantitativos, y no se pueden comparar fácilmente con los niveles de cribado u otros umbrales.
Otra limitación de los sorbentes es que atrapan varios productos químicos de manera diferente, y es necesario usar el apropiado para los productos químicos presentes. También es fundamental exponer el dispositivo de muestreo a la cantidad adecuada de aire. Si el muestreador se expone a muy poco aire, no se detectarán algunos productos químicos. Si se expone a demasiado aire, los sorbentes se saturan y no se registrarán concentraciones más altas de algunos productos químicos.
Estos problemas dificultan la utilidad de los sorbentes en lugares poco conocidos. La humedad y la temperatura también afectan a la capacidad de sorción de los sorbentes, lo que puede requerir una corrección de la humedad y la temperatura.
Se pueden eludir estas limitaciones mediante la recogida de múltiples muestras utilizando diferentes sorbentes y la recogida de muestras adicionales utilizando diferentes volúmenes de aire o tiempos de exposición. Sin embargo, es probable que esto afecte la reducción de costos al evitar el uso de contenedores evacuados.
A pesar de las limitaciones, los sorbentes de muestreo para la intrusión de vapor están ganando popularidad. Ha habido muchas discusiones sobre el muestreo de sorbentes en publicaciones en el pasado, incluida la Guía de Intrusión de Vapor de 2015 y la Guía de Intrusión de Vapor de Petróleo de la USEPA de 2015.
Los resultados de las pruebas de varios dispositivos absorbentes también se informan en el Proyecto ESTCP ER-200830, 2014, escrito para el Departamento de Defensa de los EE. UU. Pero en nuestra opinión, la necesidad de hacer coincidir los sorbentes, los caudales y la duración de los muestreos con las condiciones del sitio hace que los sorbentes sean particularmente útiles en sitios que ya están bien caracterizados, o donde las imprecisiones de 10 o 100 veces son aceptables.
En el próximo número hablaremos de la importancia de una caracterización adecuada del sitio.
Instalación de pozos de monitoreo de aire debajo del piso
