Monitoramento da qualidade do ar significa a medição sistemática de poluentes do ar ambiente para poder avaliar a exposição de receptores vulneráveis ​​(por exemplo, pessoas, animais, plantas e obras de arte) com base em padrões e diretrizes derivados de efeitos observados e/ou para estabelecer a fonte da poluição do ar (análise causal).

As concentrações de poluentes do ar ambiente são influenciadas pela variação espacial ou temporal das emissões de substâncias perigosas e pela dinâmica de sua dispersão no ar. Como consequência, ocorrem variações diárias e anuais marcantes das concentrações. É praticamente impossível determinar de forma unificada todas essas diferentes variações da qualidade do ar (em linguagem estatística, a população de estados de qualidade do ar). Assim, as medições das concentrações de poluentes no ar ambiente sempre têm o caráter de amostras aleatórias espaciais ou temporais.

Planejamento de medição

O primeiro passo no planejamento da medição é formular o propósito da medição com a maior precisão possível. Questões importantes e campos de operação para monitoramento da qualidade do ar incluem:

Medição de área:

• determinação representativa da exposição em uma área (monitoramento geral do ar)
• medição representativa da poluição pré-existente na área de uma instalação planejada (licença, TA Luft (instrução técnica, ar))
• aviso de smog (smog de inverno, altas concentrações de ozônio)
• medições em pontos quentes de poluição do ar para estimar a exposição máxima dos receptores (EU-NO₂ diretriz, medições em desfiladeiros de rua, de acordo com a Lei Federal de Controle de Imissões da Alemanha)
• verificar os resultados das medidas de redução da poluição e as tendências ao longo do tempo
• medições de triagem
• investigações científicas - por exemplo, o transporte de poluição do ar, conversões químicas, calibração de cálculos de dispersão.

Medição da instalação:

• medições em resposta a reclamações
• averiguação de fontes de emissões, análise causal
• medições em casos de incêndios e descargas acidentais
• verificar o sucesso das medidas de redução
• monitoramento das emissões fugitivas da fábrica.

O objetivo do planejamento de medição é usar procedimentos adequados de medição e avaliação para responder a perguntas específicas com certeza suficiente e com o mínimo de custo possível.

Um exemplo dos parâmetros que devem ser utilizados para o planejamento da medição é apresentado na tabela 1, em relação a uma avaliação da poluição do ar na área de uma instalação industrial planejada. Reconhecendo que os requisitos formais variam de acordo com a jurisdição, deve-se notar que aqui é feita referência específica aos procedimentos de licenciamento alemães para instalações industriais.

Tabela 1. Parâmetros para planejamento de medição na medição de concentrações de poluição do ar ambiente (com exemplo de aplicação)

O exemplo da tabela 1 mostra o caso de uma rede de medição que deve monitorar a qualidade do ar em uma área específica da forma mais representativa possível, para comparar com os limites de qualidade do ar designados. A ideia por trás dessa abordagem é que uma escolha aleatória de locais de medição é feita para cobrir igualmente locais em uma área com qualidade do ar variável (por exemplo, áreas residenciais, ruas, zonas industriais, parques, centros urbanos, subúrbios). Esta abordagem pode ser muito cara em grandes áreas devido ao número de locais de medição necessários.

Outra concepção para uma rede de medição, portanto, começa com locais de medição que são selecionados de forma representativa. Se forem realizadas medições de diferentes qualidades do ar nos locais mais importantes e for conhecido o tempo que os objetos protegidos permanecem nesses “microambientes”, então a exposição pode ser determinada. Esta abordagem pode ser estendida a outros microambientes (por exemplo, salas internas, carros) para estimar a exposição total. A modelagem de difusão ou medições de triagem podem ajudar na escolha dos locais de medição corretos.

Uma terceira abordagem é medir nos pontos de maior exposição presumida (por exemplo, para NO₂ e benzeno em canyons de rua). Se os padrões de avaliação forem atendidos neste local, há probabilidade suficiente de que este também seja o caso para todos os outros locais. Essa abordagem, ao focar em pontos críticos, requer relativamente poucos locais de medição, mas estes devem ser escolhidos com cuidado especial. Este método específico corre o risco de superestimar a exposição real.

Os parâmetros de tempo de medição, avaliação dos dados de medição e frequência de medição são dados essencialmente na definição dos padrões de avaliação (limites) e no nível de certeza desejado dos resultados. Os limites limítrofes e as condições periféricas a serem consideradas no planejamento da medição estão relacionados. Usando procedimentos de medição contínua, uma resolução que é temporalmente quase perfeita pode ser alcançada. Mas isso é necessário apenas no monitoramento de valores de pico e/ou para alertas de smog; para monitorar valores médios anuais, por exemplo, medições descontínuas são adequadas.

A seção a seguir é dedicada a descrever as capacidades dos procedimentos de medição e controle de qualidade como um outro parâmetro importante para o planejamento da medição.

Garantia da Qualidade

As medições das concentrações de poluentes do ar ambiente podem ser caras de realizar e os resultados podem afetar decisões significativas com sérias implicações econômicas ou ecológicas. Portanto, as medidas de garantia de qualidade são parte integrante do processo de medição. Duas áreas devem ser distinguidas aqui.

Medidas orientadas para o procedimento

Todo procedimento de medição completo consiste em várias etapas: amostragem, preparação da amostra e limpeza; separação, detecção (etapa analítica final); e coleta e avaliação de dados. Em alguns casos, especialmente com medição contínua de gases inorgânicos, algumas etapas do procedimento podem ser omitidas (por exemplo, separação). A adesão abrangente aos procedimentos deve ser buscada na realização de medições. Devem ser seguidos procedimentos padronizados e, portanto, amplamente documentados, na forma de normas DIN/ISO, normas CEN ou diretrizes VDI.

Medidas orientadas ao usuário

O uso de equipamentos e procedimentos padronizados e comprovados para a medição da concentração de poluentes no ar ambiente não pode, por si só, garantir uma qualidade aceitável se o usuário não empregar métodos adequados de controle de qualidade. As séries de normas DIN/EN/ISO 9000 (Normas de gerenciamento de qualidade e garantia de qualidade), EN 45000 (que define os requisitos para laboratórios de teste) e ISO Guide 25 (Requisitos gerais para a competência de laboratórios de calibração e teste) são importantes para os usuários. medidas orientadas para garantir a qualidade.

Aspectos importantes das medidas de controle de qualidade do usuário incluem:

• aceitação e prática do conteúdo das medidas no sentido de boas práticas de laboratório (BPL)
• manutenção correta dos equipamentos de medição, medidas qualificadas para eliminar interrupções e garantir reparos
• realizar calibrações e verificações regulares para garantir o funcionamento adequado
• realização de testes interlaboratoriais.

Procedimentos de medição

Procedimentos de medição para gases inorgânicos

Existe uma riqueza de procedimentos de medição para a ampla gama de gases inorgânicos. Diferenciaremos entre métodos manuais e automáticos.

procedimentos manuais

No caso de procedimentos de medição manual para gases inorgânicos, a substância a ser medida é normalmente adsorvida durante a amostragem em uma solução ou material sólido. Na maioria dos casos, uma determinação fotométrica é feita após uma reação de cor apropriada. Vários procedimentos de medição manual têm significado especial como procedimentos de referência. Por causa do custo relativamente alto de pessoal, esses procedimentos manuais raramente são conduzidos para medições de campo hoje, quando procedimentos automáticos alternativos estão disponíveis. Os procedimentos mais importantes são brevemente esboçados na tabela 2.

Tabela 2. Procedimentos de medição manual para gases inorgânicos

DL = limite de detecção; s = desvio padrão; rel. s = relativo s.

Uma variante especial de amostragem, usada principalmente em conexão com procedimentos de medição manual, é o tubo de separação por difusão (denuder). A técnica de denuder visa separar as fases gasosa e particulada usando suas diferentes taxas de difusão. Assim, é freqüentemente usado em problemas de separação difíceis (por exemplo, amônia e compostos de amônio; óxidos de nitrogênio, ácido nítrico e nitratos; óxidos de enxofre, ácido sulfúrico e sulfatos ou haletos/haletos de hidrogênio). Na técnica clássica de desnudamento, o ar de teste é aspirado através de um tubo de vidro com revestimento especial, dependendo do(s) material(is) a ser(em) coletado(s). A técnica de desnudamento foi desenvolvida em muitas variações e também parcialmente automatizada. Ampliou muito as possibilidades de amostragem diferenciada, mas, dependendo da variante, pode ser muito trabalhosa, e sua utilização adequada requer muita experiência.

Procedimentos automatizados

Existem vários monitores de medição contínua diferentes no mercado para dióxido de enxofre, óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e ozônio. Na maioria das vezes, eles são usados ​​principalmente em redes de medição. As características mais importantes dos métodos individuais são coletadas na tabela 3.

Tabela 3. Procedimentos de medição automatizada para gases inorgânicos

Deve ser enfatizado aqui que todos os procedimentos de medição automática baseados em princípios físico-químicos devem ser calibrados usando procedimentos de referência (manuais). Uma vez que os equipamentos automáticos em redes de medição geralmente funcionam por longos períodos de tempo (por exemplo, várias semanas) sem supervisão humana direta, é indispensável que seu funcionamento correto seja verificado regular e automaticamente. Isso geralmente é feito usando gases zero e de teste que podem ser produzidos por vários métodos (preparação do ar ambiente; cilindros de gás pressurizado; permeação; difusão; diluição estática e dinâmica).

Procedimentos de medição para poluentes atmosféricos formadores de poeira e sua composição

Entre os poluentes atmosféricos particulados, diferenciam-se poeira e material particulado em suspensão (SPM). A queda de poeira consiste em partículas maiores, que se afundam no solo devido ao seu tamanho e espessura. O SPM inclui a fração de partícula que está dispersa na atmosfera de maneira quase estável e quase homogênea e, portanto, permanece suspensa por um certo tempo.

Medição de material particulado em suspensão e compostos metálicos em SPM

Como é o caso das medições de poluentes atmosféricos gasosos, os procedimentos de medição contínua e descontínua para SPM podem ser diferenciados. Como regra, o SPM é primeiro separado em filtros de fibra de vidro ou membrana. Segue uma determinação gravimétrica ou radiométrica. Dependendo da amostragem, pode-se fazer uma distinção entre um procedimento para medir o SPM total sem fracionamento de acordo com o tamanho das partículas e um procedimento de fracionamento para medir o pó fino.

As vantagens e desvantagens das medições de poeira suspensa fracionada são disputadas internacionalmente. Na Alemanha, por exemplo, todos os limites e padrões de avaliação são baseados no total de partículas suspensas. Isso significa que, na maioria das vezes, apenas medições totais de SPM são realizadas. Nos Estados Unidos, ao contrário, o chamado procedimento PM-10 (matéria particulada £ 10μm) é muito comum. Nesse procedimento, são incluídas apenas partículas com diâmetro aerodinâmico de até 10 μm (50% da porção de inclusão), que são inaláveis ​​e podem entrar nos pulmões. O plano é introduzir o procedimento PM-10 na União Europeia como procedimento de referência. O custo das medições fracionadas de SPM é consideravelmente maior do que o da medição total de poeira em suspensão, porque os dispositivos de medição devem ser equipados com cabeçotes de amostragem especiais e caros que requerem manutenção dispendiosa. A Tabela 4 contém detalhes sobre os procedimentos de medição de SPM mais importantes.

Tabela 4. Procedimentos de medição para material particulado em suspensão (SPM)

Recentemente, também foram desenvolvidos trocadores automáticos de filtros que comportam um número maior de filtros e os fornecem ao amostrador, um após o outro, em intervalos de tempo. Os filtros expostos são armazenados em uma revista. Os limites de detecção para procedimentos de filtro situam-se entre 5 e 10 μg/m³ de poeira, via de regra.

Finalmente, o procedimento de fumaça preta para medições de SPM deve ser mencionado. Vindo da Grã-Bretanha, foi incorporado às diretrizes da UE para SO₂ e poeira suspensa. Neste procedimento, o escurecimento do filtro revestido é medido com um fotômetro de reflexo após a amostragem. Os valores de fumaça preta assim obtidos fotometricamente são convertidos em unidades gravimétricas (μg/m³) com a ajuda de uma curva de calibração. Uma vez que esta função de calibração depende em alto grau da composição do pó, especialmente do seu teor de fuligem, a conversão em unidades gravimétricas é problemática.

Hoje, os compostos metálicos são frequentemente determinados rotineiramente em amostras de immissão de poeira suspensa. Em geral, a coleta das poeiras suspensas nos filtros é seguida de uma dissolução química das poeiras separadas, pois as etapas analíticas finais mais comuns pressupõem a conversão dos compostos metálicos e metaloides em solução aquosa. Na prática, os métodos mais importantes são, de longe, a espectroscopia de absorção atômica (AAS) e a espectroscopia com excitação de plasma (ICP-OES). Outros procedimentos para determinação de compostos metálicos em poeira suspensa são análise de fluorescência de raios X, polarografia e análise de ativação de nêutrons. Embora os compostos metálicos tenham sido medidos por mais de uma década como um componente do SPM no ar externo em certos locais de medição, importantes questões ainda não foram respondidas. Assim, a amostragem convencional por separação do pó em suspensão nos filtros assume que a separação dos compostos de metais pesados ​​no filtro está completa. No entanto, indicações anteriores foram encontradas na literatura questionando isso. Os resultados são muito heterogêneos.

Um outro problema reside no fato de que diferentes formas de compostos, ou compostos únicos dos respectivos elementos, não podem ser distinguidos na análise de compostos metálicos em poeira suspensa usando os procedimentos de medição convencionais. Embora em muitos casos possam ser feitas determinações totais adequadas, uma diferenciação mais completa seria desejável com certos metais especialmente cancerígenos (As, Cd, Cr, Ni, Co, Be). Muitas vezes existem grandes diferenças nos efeitos cancerígenos dos elementos e seus compostos individuais (por exemplo, compostos de cromo nos níveis de oxidação III e VI - apenas aqueles no nível VI são cancerígenos). Em tais casos, uma medição específica dos compostos individuais (análise de espécies) seria desejável. Apesar da importância deste problema, apenas as primeiras tentativas de análise de espécies estão sendo feitas na técnica de medição.

Medição de dustfall e compostos metálicos em dustfall

Dois métodos fundamentalmente diferentes são usados ​​para coletar poeira:

• amostragem em recipientes coletores

• amostragem em superfícies adesivas.

Um procedimento popular para medir a queda de poeira (poeira depositada) é o chamado procedimento de Bergerhoff. Neste procedimento, toda a precipitação atmosférica (deposições secas e úmidas) é coletada ao longo de 30± 2 dias em vasos a cerca de 1.5 a 2.0 metros acima do solo (deposição em massa). Em seguida, os recipientes coletores são levados ao laboratório e preparados (filtrados, água evaporada, secos, pesados). O resultado é calculado com base na área de superfície do recipiente coletor e tempo de exposição em gramas por metro quadrado e dia (g/m²d). O limite de detecção relativo é 0.035 g/m²d.

Procedimentos adicionais para coleta de poeira incluem o dispositivo Liesegang-Löbner e métodos que coletam a poeira depositada em folhas adesivas.

Todos os resultados de medição de queda de poeira são valores relativos que dependem do aparelho usado, pois a separação de poeira é influenciada pelas condições de fluxo no dispositivo e outros parâmetros. As diferenças nos valores de medição obtidos com os diferentes procedimentos podem chegar a 50 por cento.

Também é importante a composição do pó depositado, como o teor de chumbo, cádmio e outros compostos metálicos. Os procedimentos analíticos usados ​​para isso são basicamente os mesmos usados ​​para poeira em suspensão.

Medição de materiais especiais em forma de pó

Materiais especiais em forma de poeira incluem amianto e fuligem. A coleta de fibras como poluentes atmosféricos é importante, pois o amianto foi classificado como material cancerígeno confirmado. Fibras com diâmetro D ≤ 3μm e comprimento L ≥ 5μm, onde L:D ≥ 3, são consideradas cancerígenas. Os procedimentos de medição de materiais fibrosos consistem na contagem, ao microscópio, de fibras que foram separadas em filtros. Somente procedimentos de microscopia eletrônica podem ser considerados para medições de ar externo. As fibras são separadas em filtros porosos revestidos de ouro. Antes da avaliação em um microscópio eletrônico de varredura, a amostra é liberada de substâncias orgânicas através da incineração de plasma diretamente no filtro. As fibras são contadas em parte da superfície do filtro, escolhidas aleatoriamente e classificadas por geometria e tipo de fibra. Com a ajuda da análise de energia dispersiva de raios X (EDXA), as fibras de amianto, fibras de sulfato de cálcio e outras fibras inorgânicas podem ser diferenciadas com base na composição elementar. Todo o procedimento é extremamente caro e requer o maior cuidado para obter resultados confiáveis.

A fuligem na forma de partículas emitidas por motores a diesel tornou-se relevante, uma vez que a fuligem a diesel também foi classificada como cancerígena. Devido à sua composição variável e complexa e devido ao fato de que vários constituintes também são emitidos de outras fontes, não existe um procedimento de medição específico para a fuligem de diesel. No entanto, para dizer algo concreto sobre as concentrações no ar ambiente, a fuligem é convencionalmente definida como carbono elementar, como parte do carbono total. É medido após amostragem e uma etapa de extração e/ou dessorção térmica. A determinação do teor de carbono ocorre através da queima em uma corrente de oxigênio e titulação coulométrica ou detecção IV não dispersiva do dióxido de carbono formado no processo.

O chamado etalômetro e o sensor fotoelétrico de aerossol também são usados ​​para medir a fuligem, em princípio.

Medindo Deposições Úmidas

Juntamente com a deposição seca, a deposição úmida na chuva, neve, neblina e orvalho constituem os meios mais importantes pelos quais materiais nocivos entram no solo, na água ou nas superfícies das plantas a partir do ar.

Para distinguir claramente a deposição úmida na chuva e na neve (nevoeiro e orvalho apresentam problemas especiais) da medição da deposição total (deposição a granel, consulte a seção “Medição de poeira e compostos metálicos” acima) e da deposição seca, coletores de chuva, cujos abertura de coleta é tampada quando não há chuva (amostrador somente úmido), são usados ​​para amostragem. Com sensores de chuva, que funcionam principalmente com base no princípio das mudanças de condutividade, a tampa é aberta quando começa a chover e fechada novamente quando a chuva para.

As amostras são transferidas através de um funil (área aberta aprox. 500 cm² e mais) em um recipiente de coleta escuro e se possível isolado (de vidro ou polietileno apenas para componentes inorgânicos).

Em geral, a análise da água coletada para componentes inorgânicos pode ser feita sem a preparação da amostra. A água deve ser centrifugada ou filtrada se estiver visivelmente turva. A condutividade, valor de pH e ânions importantes (NO₃ ^- , SO₄ ^2- Cl^-) e cátions (Ca²⁺K⁺Mg²⁺, N / D⁺NH₄ ⁺ e assim por diante) são medidos rotineiramente. Compostos traço instáveis ​​e estados intermediários como H₂O₂ ou HSO₃ ^- também são medidos para fins de pesquisa.

Para análise, são usados ​​procedimentos geralmente disponíveis para soluções aquosas, como condutometria para condutividade, eletrodos para valores de pH, espectroscopia de adsorção de átomos para cátions (consulte a seção “Medição de materiais especiais na forma de poeira”, acima) e, cada vez mais, cromatografia de troca iônica com detecção de condutividade para ânions.

Os compostos orgânicos são extraídos da água da chuva com, por exemplo, diclorometano, ou soprados com argônio e adsorvidos com tubos Tenax (somente materiais altamente voláteis). Os materiais são então submetidos a uma análise de cromatografia gasosa (ver “Procedimentos de medição de poluentes atmosféricos orgânicos”, abaixo).

A deposição seca está diretamente correlacionada com as concentrações no ar ambiente. As diferenças de concentração de materiais nocivos transportados pelo ar na chuva, no entanto, são relativamente pequenas, de modo que, para medir a deposição úmida, redes de medição de malha larga são adequadas. Exemplos incluem a rede europeia de medição EMEP, na qual a entrada de íons sulfato e nitrato, certos cátions e valores de pH de precipitação são coletados em aproximadamente 90 estações. Existem também extensas redes de medição na América do Norte.

Procedimentos de medição óptica de longa distância

Enquanto os procedimentos descritos até agora capturam a poluição do ar em um ponto, os procedimentos de medição óptica de longa distância medem de maneira integrada sobre caminhos de luz de vários quilômetros ou determinam a distribuição espacial. Eles usam as características de absorção de gases na atmosfera na faixa espectral UV, visível ou IR e são baseados na lei de Lambert-Beer, segundo a qual o produto do caminho da luz e a concentração são proporcionais à extinção medida. Se o emissor e o receptor da instalação de medição alterarem o comprimento de onda, vários componentes podem ser medidos em paralelo ou sequencialmente com um dispositivo.

Na prática, os sistemas de medição identificados na tabela 5 desempenham o papel mais importante.

Tabela 5. Procedimentos de medição de longa distância

LIDAR = Detecção e alcance de luz; DIAL = absorção diferencial LIDAR.

Procedimentos de Medição para Poluentes Orgânicos do Ar

A medição da poluição do ar contendo componentes orgânicos é complicada principalmente pela variedade de materiais nesta classe de compostos. Várias centenas de componentes individuais com características toxicológicas, químicas e físicas muito diferentes são cobertos sob o título geral de “poluentes atmosféricos orgânicos” nos registros de emissões e planos de qualidade do ar de áreas congestionadas.

Especialmente devido às grandes diferenças no impacto potencial, a coleta de componentes individuais relevantes substituiu cada vez mais os procedimentos de soma usados ​​anteriormente (por exemplo, detector de ionização de chama, procedimento de carbono total), cujos resultados não podem ser avaliados toxicologicamente. O método FID, no entanto, manteve um certo significado em conexão com uma coluna de separação curta para separar o metano, que é fotoquimicamente pouco reativo, e para coletar os compostos orgânicos voláteis (VOC) precursores para a formação de foto-oxidantes.

A frequente necessidade de separar as misturas complexas dos compostos orgânicos em componentes individuais relevantes torna a medição virtualmente um exercício em cromatografia aplicada. Os procedimentos cromatográficos são os métodos de escolha quando os compostos orgânicos são suficientemente estáveis, térmica e quimicamente. Para materiais orgânicos com grupos funcionais reativos, procedimentos separados que usam as características físicas dos grupos funcionais ou reações químicas para detecção continuam a se manter.

Os exemplos incluem o uso de aminas para converter aldeídos em hidrazonas, com subsequente medição fotométrica; derivatização com 2,4-dinitrofenilhidrazina e separação da 2,4-hidrazona formada; ou formando azo-corantes com p-nitroanilina para detecção de fenóis e cresóis.

Entre os procedimentos cromatográficos, a cromatografia gasosa (GC) e a cromatografia líquida de alta pressão (HPLC) são mais freqüentemente empregadas para separar as misturas frequentemente complexas. Para cromatografia gasosa, colunas de separação com diâmetros muito estreitos (aprox. 0.2 a 0.3 mm e aproximadamente 30 a 100 m de comprimento), as chamadas colunas capilares de alta resolução (HRGC), são utilizadas quase exclusivamente hoje. Uma série de detectores estão disponíveis para encontrar os componentes individuais após a coluna de separação, como o FID acima mencionado, o ECD (detector de captura de elétrons, especificamente para substitutos eletrofílicos como o halogênio), o PID (detector de fotoionização, que é especialmente sensível a hidrocarbonetos aromáticos e outros sistemas de elétrons p), e o NPD (detector termo-iônico específico para compostos de nitrogênio e fósforo). O HPLC usa detectores de fluxo direto especiais que, por exemplo, são projetados como a cubeta de fluxo direto de um espectrômetro UV.

Especialmente eficaz, mas também especialmente caro, é o uso de um espectrômetro de massa como detector. A identificação realmente certa, especialmente com misturas desconhecidas de compostos, muitas vezes só é possível através do espectro de massa do composto orgânico. A informação qualitativa do chamado tempo de retenção (tempo em que o material permanece na coluna) contida no cromatograma com detectores convencionais é complementada com a detecção específica dos componentes individuais por fragmentogramas de massa com alta sensibilidade de detecção.

A amostragem deve ser considerada antes da análise propriamente dita. A escolha do método de amostragem é determinada principalmente pela volatilidade, mas também pela faixa de concentração esperada, polaridade e estabilidade química. Além disso, com compostos não voláteis, uma escolha deve ser feita entre medições de concentração e deposição.

A Tabela 6 fornece uma visão geral dos procedimentos comuns no monitoramento do ar para enriquecimento ativo e análise cromatográfica de compostos orgânicos, com exemplos de aplicações.

Tabela 6. Visão geral dos procedimentos comuns de medição cromatográfica da qualidade do ar de compostos orgânicos (com exemplos de aplicações)

GC = cromatografia gasosa; GCMS = GC/espectroscopia de massa; FID = detector de ionização de chama; HRGC/ECD = GC/ECD de alta resolução; ECD = detector de captura de elétrons; HPLC = cromatografia líquida de alta eficiência. PID = detector de fotoionização.

As medições de deposição de compostos orgânicos com baixa volatilidade (por exemplo, dibenzodioxinas e dibenzofuranos (PCDD/PCDF), hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH)) estão ganhando importância do ponto de vista do impacto ambiental. Uma vez que os alimentos são a principal fonte de ingestão humana, o material transportado pelo ar transferido para as plantas alimentícias é de grande importância. Há, no entanto, evidências de que a transferência de material por meio de deposição de partículas é menos importante do que a deposição seca de compostos quase gasosos.

Para medir a deposição total, são utilizados dispositivos padronizados para precipitação de poeira (por exemplo, procedimento de Bergerhoff), que foram ligeiramente modificados pelo escurecimento como proteção contra a entrada de luz forte. Importantes problemas técnicos de medição, como a ressuspensão de partículas já separadas, evaporação ou possível decomposição fotolítica, estão sendo pesquisados ​​sistematicamente para melhorar os procedimentos de amostragem abaixo do ideal para compostos orgânicos.

Investigações Olfactométricas

As investigações de imissão olfactométrica são usadas no monitoramento para quantificar reclamações de odor e para determinar a poluição de linha de base em procedimentos de licenciamento. Eles servem principalmente para avaliar se os odores existentes ou antecipados devem ser classificados como significativos.

Em princípio, três abordagens metodológicas podem ser diferenciadas:

• medição da concentração de emissão (número de unidades de odor) com um olfatômetro e subsequente modelagem de dispersão

• medição de componentes individuais (por exemplo, NH₃) ou misturas de compostos (por exemplo, cromatografia gasosa de gases de aterros sanitários), se estes caracterizarem adequadamente o odor

• determinações de odor por meio de inspeções.

A primeira possibilidade combina medição de emissões com modelagem e, a rigor, não pode ser classificada no termo monitoramento da qualidade do ar. No terceiro método, o nariz humano é utilizado como detector com precisão significativamente reduzida em relação aos métodos físico-químicos.

Detalhes de inspeções, planos de medição e avaliação dos resultados estão contidos, por exemplo, nos regulamentos de proteção ambiental de alguns estados alemães.

Procedimentos de medição de triagem

Às vezes, procedimentos de medição simplificados são usados ​​para estudos preparatórios (triagem). Os exemplos incluem amostradores passivos, tubos de ensaio e procedimentos biológicos. Com amostradores passivos (difusivos), o material a ser testado é coletado com processos de fluxo livre, como difusão, permeação ou adsorção em formas simples de coletores (tubos, placas) e enriquecido em filtros impregnados, malhas ou outros meios de adsorção. Assim, a chamada amostragem ativa (sucção do ar de amostra através de uma bomba) não ocorre. A quantidade enriquecida de material, determinada analiticamente de acordo com o tempo de exposição definido, é convertida em unidades de concentração com base nas leis físicas (por exemplo, de difusão) com a ajuda do tempo de coleta e dos parâmetros geométricos do coletor. A metodologia deriva do campo da saúde ocupacional (amostragem pessoal) e medição do ar interior, mas está sendo cada vez mais utilizada para medições de concentração de poluentes no ar ambiente. Uma visão geral pode ser encontrada em Brown 1993.

Tubos detectores são frequentemente usados ​​para amostragem e análise preparatória rápida de gases. Um determinado volume de ar de teste é aspirado através de um tubo de vidro que é preenchido com um reagente adsortivo que corresponde ao objetivo do teste. O conteúdo do tubo muda de cor dependendo da concentração do material a ser determinado que está presente no ar de teste. Tubos de ensaio pequenos são frequentemente utilizados na área de monitoramento de locais de trabalho ou como procedimento rápido em casos de acidentes, como incêndios. Eles não são usados ​​para medições rotineiras de concentração de poluentes no ar ambiente devido aos limites de detecção geralmente muito altos e seletividade muito limitada. Os tubos de teste do detector estão disponíveis para vários materiais em várias faixas de concentração.

Dentre os procedimentos biológicos, dois métodos passaram a ser aceitos no monitoramento de rotina. Com o procedimento padronizado de exposição ao líquen, a taxa de mortalidade do líquen é determinada ao longo do tempo de exposição de 300 dias. Em outro procedimento, o pasto francês é exposto por 14±1 dias. Em seguida, a quantidade de crescimento é determinada. Ambos os procedimentos servem como determinações resumidas dos efeitos da concentração de poluentes atmosféricos.

Redes de Monitoramento da Qualidade do Ar

Em todo o mundo, são utilizados os mais variados tipos de redes de qualidade do ar. Uma distinção deve ser feita entre redes de medição, consistindo em estações de medição automáticas controladas por computador (recipientes de medição) e redes de medição virtuais, que apenas definem os locais de medição para vários tipos de medições de concentração de poluentes atmosféricos na forma de uma grade predefinida. Tarefas e concepções de redes de medição foram discutidas acima.

Redes de monitoramento contínuo

As redes de medição em operação contínua são baseadas em estações de medição automática e servem principalmente para o monitoramento da qualidade do ar em áreas urbanas. Medidos são poluentes atmosféricos, como dióxido de enxofre (SO₂), poeira, monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de nitrogênio (NO₂), monóxido de carbono (CO), ozônio (O₃), e até certo ponto também a soma dos hidrocarbonetos (metano livre, C_nH_m) ou componentes orgânicos individuais (por exemplo, benzeno, tolueno, xilenos). Além disso, dependendo da necessidade, parâmetros meteorológicos como direção do vento, velocidade do vento, temperatura do ar, umidade relativa, precipitação, radiação global ou balanço de radiação são incluídos.

Os equipamentos de medição operados nas estações de medição geralmente consistem em um analisador, uma unidade de calibração e eletrônica de controle e direção, que monitora todo o equipamento de medição e contém uma interface padronizada para coleta de dados. Além dos valores de medição, o equipamento de medição fornece os chamados sinais de status sobre erros e o status operacional. A calibração dos dispositivos é verificada automaticamente por computador em intervalos regulares.

Como regra, as estações de medição são conectadas com linhas de dados fixas, conexões de discagem ou outros sistemas de transferência de dados a um computador (computador de processo, estação de trabalho ou PC, dependendo do escopo do sistema) no qual os resultados da medição são inseridos, processados ​​e exibido. Os computadores da rede de medição e, se necessário, pessoal especialmente treinado monitoram continuamente se vários limites de limite são excedidos. Desta forma, situações críticas de qualidade do ar podem ser reconhecidas a qualquer momento. Isso é muito importante, especialmente para monitorar situações críticas de smog no inverno e no verão (foto-oxidantes) e para informações públicas atuais.

Redes de medição para medições de amostras aleatórias

Além da rede de medição telemétrica, outros sistemas de medição para monitorar a qualidade do ar são usados ​​em graus variados. Os exemplos incluem redes de medição (ocasionalmente parcialmente automatizadas) para determinar:

• deposição de poeira e seus componentes
• poeira em suspensão (SPM) e seus componentes
• hidrocarbonetos e hidrocarbonetos clorados
• materiais orgânicos pouco voláteis (dioxinas, furanos, bifenilos policlorados).

Uma série de substâncias medidas dessa maneira foram classificadas como cancerígenas, como compostos de cádmio, PAHs ou benzeno. Monitorá-los é, portanto, particularmente importante.

Para fornecer um exemplo de um programa abrangente, a tabela 7 resume o monitoramento da qualidade do ar que é realizado sistematicamente na Renânia do Norte-Vestfália, que com 18 milhões de habitantes é o estado mais populoso da Alemanha.

Tabela 7. Monitoramento sistemático da qualidade do ar na Renânia do Norte-Vestfália (Alemanha)

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