155 (A1)REV. APA · Muestreo de contaminantes sobre soporte mixto ... co derivado de la presencia de con- ... que intervenga una bomba de vacío (muestreo pasivo)

CONTAMINANTESQUÍMICOS.

CONTAMINANTESQUÍMICOS.

ÍNDICE

1.- INTRODUCCIÓN

2.- SISTEMAS DE CAPTACIÓN DE CONTA-MINANTES QUÍMICOS EN EL AMBIENTEDE TRABAJO

2.1.- Muestreo de contaminantes sólidosy aerosoles

2.2.- Muestreo de gases y vapores

2.3.- Muestreo de contaminantes líquidos

2.4.- Muestreo de contaminantes sobre soportemixto

3.- TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE CONTAMI-NANTES QUÍMICOS UTILIZADAS EN HI-GIENE INDUSTRIAL

3.1.- Evolución de las técnicas instrumentales utilizadas en higiene industrial

3.2.- Técnicas cromatográficas

3.3.- Técnicas espectroscópicas

3.4.- Otras técnicas analíticas

3.5.- Importancia del control de calidad en el desarrollo de los procedimientos analíticos

4.- EL LABORATORIO DE HIGIENE INDUS-TRIAL ANALÍTICA DE APA

4.1.- Conocer las condiciones de utilización delequipo de trabajo

4.2.- Identificar los peligros

4.3.- Evitar los peligros identificados

4.4.- Evaluar el riesgo

4.5.- Elaborar las medidas preventivas

5.- BIBLIOGRAFÍA

JULIÁN VELASCO ORTEGADoctor en C. Químicas

Jefe del Laboratorio de Higiene Industrial Analítica de APA

ROBERTO LABORDA GRIMADoctor en C. Biológicas

Universidad Politécnica de Valencia.

9.

SISTEMAS DE CAPTACIÓNY TÉCNICAS DE ANÁLISIS,SISTEMAS DE CAPTACIÓNY TÉCNICAS DE ANÁLISIS,HABITUALMENTE UTILIZADOS EN HIGIENE INDUSTRIAL

10.

ENERO-MARZO PREVENCIÓN Nº 155

La evaluación del riesgo higiéni-co derivado de la presencia de con-taminantes químicos en el mediolaboral, conlleva su captación en laatmósfera de trabajo y en muchasocasiones, el desarrollo de progra-mas de muestreo basados en laaplicación de algunas de sus pro-piedades, tales como su estado físi-co, polaridad, reactividad, solubili-dad, etc. Posteriormente es necesa-rio calcular las concentraciones dedichos contaminantes medianteprocedimientos analíticos que con-duzcan a resultados consistentes yfiables.

En el presente trabajo se descri-ben los sistemas de captación y lastécnicas de análisis habitualmenteutilizados en la valoración higiénicade contaminantes químicos en elmedio laboral.

2.- SISTEMAS DE CAPTA-

CIÓN DE CONTAMI-

NANTES QUÍMICOS

EN EL AMBIENTE DE

TRABAJO

A continuación se describen lossistemas de captación más utiliza-dos en el muestreo ambiental decontaminantes químicos.

2.1.- MUESTREO DE CONTAMINAN-TES SÓLIDOS Y AEROSOLES

El procedimiento más frecuentepara la captación y muestreo decontaminantes sólidos y aerosolesen general es el de filtración. Me-diante este método, la retención departículas del contaminante se pro-

duce por fenómenos de tamizado,inercia, gravedad y fuerzas elec-trostáticas, sobre un soporte mate-rial o membrana porosa, tambiéndenominada filtro. En el mercadoexiste una amplia y variada gamade filtros que se distinguen por sudiámetro, tamaño de poro y materialcon que se han fabricado. Atendien-do a este último aspecto, cabe se-ñalar los siguientes tipos de filtros:

• Ésteres de celulosa: Se utilizanfundamentalmente para la capta-ción de aerosoles metálicos, fibrasminerales (naturales y artificiales) ypolvos de naturaleza silícea. Sonfácilmente atacables por ácidosfuertes (nítrico, clorhídrico, etc.),solubles en diversos disolventesorgánicos y se incineran sin dejarresiduo. Presentan el inconvenientede retener la humedad ambiental, loque supone un incómodo obstáculocuando se desea determinar porgravimetría directa, la cantidad demuestra total inespecífica recogida.El problema puede resolverse utili-zando filtros apareados en peso.

• Cloruro de polivinilo (PVC): Losfiltros de membrana fabricados eneste material no retienen la hume-dad del ambiente, por lo que resul-tan de gran utilidad en la determina-ción gravimétrica de muestra total

inespecífica. Su principal inconve-niente estriba en su resistencia alataque de los ácidos, incluso con-centrados, no siendo recomendablesu uso para la captación de aeroso-les metálicos y posterior análisis porespectrofotometría de absorciónatómica.

• Politetrafluoretileno o teflón(PTFE): Son muy estables y resis-tentes a los ácidos y a los disolven-tes orgánicos. Estas propiedades,junto con su naturaleza hidrófoba,los hace muy útiles para el mues-treo de diversos contaminantes,tales como los hidrocarburos aro-máticos policíclicos (HAP).

• Policarbonato: Los filtros de estematerial son extremadamente finos(en torno a 10 µm de espesor) y depeso muy bajo. No son higroscópi-cos y por tanto resultan muy útilespara la captación de materia parti-culada y posterior determinación demuestra total por gravimetría.

• Fibra de vidrio: Estas membra-nas están compuestas de microfi-bras de vidrio borosilicatado, pu-diendo llevar o no un ligante a basede resinas acrílicas. Pueden utilizar-se como prefiltros o como etapaúnica de filtración, en la captaciónde ciertos plaguicidas como car-

1.- INTRODUCCIÓN

LA EVALUACIÓN DEL RIESGO HIGIÉNICO DERIVADO DE LA PRESENCIA DE CONTAMINAN-

TES QUÍMICOS EN EL MEDIO LABORAL, CONLLEVA SU CAPTACIÓN EN LA ATMÓSFERA DE

TRABAJO Y EL DESARROLLO DE PROGRAMAS DE MUESTREO.

EL PROCEDIMIENTO MÁS FRECUENTE PARA LA CAPTACIÓN Y MUESTREO DE CONTAMI-

NANTES SÓLIDOS Y AEROSOLES EN GENERAL, ES EL DE FILTRACIÓN. MEDIANTE ESTE

MÉTODO, LA RETENCIÓN DE PARTÍCULAS DEL CONTAMINANTE SE PRODUCE POR FENÓ-

MENOS DE TAMIZADO, INERCIA, GRAVEDAD Y FUERZAS ELECTROSTÁTICAS, SOBRE UN

SOPORTE MATERIAL O MEMBRANA POROSA.

11.

SISTEMAS DE CAPTACIÓN Y TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE CONTAMINANTES QUÍMICOS, HABITUALMENTE UTILIZADOS EN HIGIENE INDUSTRIAL

baryl, aldrín, lindano,DDT, etc.

2.2.- MUESTREO DEGASES Y VAPORES

El muestreo de ga-ses y vapores puederealizarse mediante di-versos medios, entrelos que cabe destacar:

• Adsorbentes sólidos.• Tubos colorimétricos

de lectura directa.• Frascos borboteado-

res (impingers).• Detectores específi-

cos.

cuya descripción seaborda seguidamente.

2.2.1.- ADSORBENTESSÓLIDOS

Son sustancias só-lidas granulares quedebido a su elevadaactividad superficial,retienen el contaminante por adsor-ción, resultando muy aptos para lacaptación de vapores de disolven-tes orgánicos. Los materiales quecon mayor frecuencia se utilizanson: carbón activo, gel de sílice yresinas sintéticas (XAD, Porapak,Chromosorb, etc.). Pueden presen-tarse de dos formas distintas:

• En tubos de vidrio que se conec-tan a una bomba de vacío (mues-treador) forzando el paso del aire, afin de facilitar la retención del conta-minante en la superficie del materialadsorbente (muestreo activo).

• En el interior de cápsulas o dispo-sitivos provistos de una cubiertaporosa, en los que el paso del airese produce por simple difusión, sin

que intervenga una bomba de vacío(muestreo pasivo).

2.2.2.- TUBOS COLORIMÉTRICOS DELECTURA DIRECTA

Son tubos de vidrio rellenos deun material poroso impregnado deuna sustancia química reactiva.Mediante una bomba de aspiración,se hace pasar el aire supuestamen-te contaminado a través del tubo, demodo que el contaminante entra encontacto con dicha sustancia dandouna reacción coloreada. La concen-tración se determina generalmentemidiendo la longitud que alcanza lacoloración en una escala que seencuentra impresa en el propiotubo, graduada en ppm o tanto porciento en volumen.

Este procedimien-to permite realizar va-loraciones semicuanti-tativas de modo rápi-do y económico, de ungran número de con-taminantes gaseososo en forma de vapor.Sin embargo, los re-sultados tienen pocaprecisión y no estánlibres de interferen-cias. Son de gran utili-dad en operacionesde aproximación orastreo (screening),en las que sólo se pre-tende conocer el or-den de magnitud delas concentraciones.

2.2.3.- FRASCOS BORBOTEADORES(IMPINGERS)

Son dispositivosen cuyo interior secoloca una disoluciónlíquida que absorbeel contaminante al

hacer pasar el aire mediante unabomba de aspiración. Este procedi-miento se utiliza en la captación decontaminantes tales como ácidocianhídrico, amoníaco, dióxido deazufre, formaldehído, etc. Su princi-pal inconveniente estriba en la posi-bilidad de que se produzcan derra-mes de la disolución absorbentecuando se realizan muestreos per-sonales, debidos a los propios mo-vimientos que realizan los operariosdurante el trabajo.

2.2.4.- MUESTREADORES ESPECÍFICOS

Permiten detectar de maneradirecta y precisa, la concentraciónambiental de un contaminante quí-mico determinado. Se componen deun elemento sensor, cuyo funciona-

LOS ADSORBENTES SÓLIDOS SON SUSTANCIAS GRANULARES QUE DEBIDO

A SU ELEVADA ACTIVIDAD SUPERFICIAL, RETIENEN EL CONTAMINANTE POR

ADSORCIÓN, RESULTANDO MUY APTOS PARA LA CAPTACIÓN DE VAPORES

DE DISOLVENTES ORGÁNICOS.

miento se basa en principios físicoso químicos diversos (eléctricos,electromagnéticos, electroquímicos,láser, etc.). En presencia del conta-minante, el sensor genera una se-ñal eléctrica que es función de suconcentración y queda recogida enuna banda de registro o en una pan-talla digital. Existen detectores es-pecíficos para diversos contaminan-tes (monóxido de carbono, sulfurode hidrógeno...). También se en-cuentran en el mercado muestrea-dores fotocolorimétricos de registrocontinuo.

Estos equipos van provistos deuna cinta de papel poroso enrolladoen un portacintas (cassette) e im-pregnado de una sustancia químicaque reacciona específicamente conel contaminante a controlar. Un me-canismo de arrastre va desplazan-do discontinua y periódicamente lacinta, hasta un punto en el que unsistema de aspiración recoge unvolumen fijo de aire ambiental y lopasa a través del papel poroso, pro-duciéndose una reacción coloreadaentre el contaminante contenido enel aire y el reactivo que impregna lacinta, produciéndose una serie demanchas de coloración más o me-nos intensa, en función de la con-centración del contaminante. El e-quipo lleva incorporado un espec-trofotómetro que mide la absorban-

cia de las manchas, mostrando enuna pantalla las cifras de concentra-ción.

Estos equipos son polivalentes ypresentan una gran versatilidad,permitiendo la determinación espe-cífica de una amplia gama de con-taminantes, con sólo cambiar el tipode cinta. Tienen los inconvenientespropios de los sistemas fotocolori-métricos, como el de dar falsos po-sitivos ante la presencia de interfe-rencias.

2.3.- MUESTREO DE CONTAMINAN-TES LÍQUIDOS

Estas formas de contaminación,que se presentan en la atmósferade trabajo como nieblas o brumas,se captan habitualmente por filtra-ción sobre diferentes tipos de mem-branas o soportes adsorbentes. Amodo de ejemplo cabe señalar:

• Filtro de ésteres de celulosa de 0,8µm de poro: Nieblas de aceite mine-ral.

• Filtro de PTFE de 1 µm de poro:Nieblas alcalinas de hidróxido sódi-co y potásico.

• Tubo de gel de sílice: Nieblas áci-das (nítrico, fosfórico, sulfúrico, etc.)

2.4.- MUESTREO DE CONTAMINAN-TES SOBRE SOPORTE MIXTO

Las características físico-quími-cas de algunas sustancias contami-nantes obligan a utilizar, en ocasio-nes, soportes mixtos para su capta-ción. Dichos soportes están forma-dos generalmente por un montajeen serie de dos tubos, de un tubo yun filtro o de un filtro (generalmente

de fibra de vidrio o prefiltro) prece-diendo a un impinger o a un tubo. Acontinuación se citan algunos ejem-plos representativos:

• Acrilamida: Filtro de fibra de vi-drio, seguido de tubo de gel de síli-ce (150/75 mg).

• Aldrin: Filtro de fibra de vidrio, se-guido de impinger conteniendo 15ml de isooctano.

• Cloruro de metileno: Dos tubosde carbón activo de (100/50 mg),conectados en serie.

• Hidrocarburos aromáticos poli-cíclicos: Filtro de PTFE de 2 µm,en serie con tubo de XAD-2 (100/50mg).

3.- TÉCNICAS DE

ANÁLISIS DE CONTA-

MINANTES QUÍMICOS

UTILIZADAS EN

HIGIENE INDUSTRIAL

Las técnicas que se utilizan enHigiene Industrial para el análisis decontaminantes químicos captadossegún los sistemas descritos en elapartado anterior, pertenecen aldominio de la Química Analítica,con las adaptaciones que requieresu acomodación a los condicionan-tes propios de la toma de muestrasen los ambientes de trabajo. De-jando aparte los procedimientos clá-sicos de análisis químico (volume-trías, gravimetrías...) cuya utilidadpráctica es incuestionable, las técni-cas instrumentales encuentrancada vez más aplicación en elcampo de la Higiene Industrial debi-do, fundamentalmente, a su granprecisión y sensibilidad, así como a

12.


DEJANDO APARTE LOS PROCEDIMIENTOS

CLÁSICOS DE ANÁLISIS QUÍMICO CUYA

UTILIDAD PRÁCTICA ES INCUESTIONA-

BLE, LAS TÉCNICAS INSTRUMENTALES

ENCUENTRAN CADA VEZ MÁS APLICA-

CIÓN EN EL CAMPO DE LA HIGIENE

INDUSTRIAL DEBIDO A SU GRAN PRECI-

SIÓN, SENSIBILIDAD Y RAPIDEZ EN LA

OBTENCIÓN DE RESULTADOS.

su rapidez en la obtención de resul-tados. Cabe señalar además, quesin el servicio de las citadas técni-cas, no sería posible resolver mu-chos de los problemas que actual-mente están planteados en estecampo.

3.1.- EVOLUCIÓN DE LAS TÉCNICASINSTRUMENTALES UTILIZADAS ENHIGIENE INDUSTRIAL

Las principales técnicas instru-mentales que habitualmente utilizala Higiene Industrial, se puedenenmarcar en dos grandes áreas: laespectroscopia y la cromatografía.Por su parte, los avances en Quí-mica y Tecnología están propician-do el desarrollo y aparición de nue-vas técnicas, así como la extensiónen el uso de las ya existentes. Laespectroscopia fotoacústica es unejemplo de técnica analítica endesarrollo.

En ocasiones, se han combina-do exitosamente algunas técnicas,con el fin de ampliar su campo deaplicación y sus prestaciones. Amodo de ejemplo, cabe señalar lacromatografía de gases-espectro-metría de masas (CG-EM) o la téc-nica de plasma con acoplamientoinductivo-espectrometría de masas(PAI-EM). Por último, la aplicaciónde los ordenadores a los instrumen-

tos analíticos ha permitido el desa-rrollo de métodos, tales como latransformada de Fourier a la espec-troscopia infrarroja (TFIR) y la reso-nancia magnética nuclear de pul-sos.

3.2.- TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS

La cromatografía es una técnicafísico-química de separación, en laque los componentes a separar sedistribuyen entre dos fases: unaestacionaria, de gran desarrollosuperficial, y otra móvil, que pasa através o a lo largo de la fase esta-cionaria. Cuando se introduce en elsistema una mezcla de sustancias,se genera una serie de equilibriosde distribución entre las dos fases,generalmente de distinta magnitudpara cada componente de la mez-cla, por lo que cada uno de ellos sedesplazará con diferente velocidada lo largo del sistema.

Dependiendo del estado físicode las fases involucradas es posibledistinguir varios tipos de cromato-grafía, como muestra la figura 1.

Una fase estacionaria sólida conuna fase móvil líquida o gaseosaconduce a la cromatografía de ad-sorción. Si se emplea un gas comofase móvil se denomina cromato-grafía gas-sólido (CGS) y cuando

se utiliza un líquido recibe el nom-bre de cromatografía líquido-sólido(CLS). Una fase estacionaria líquidacon una fase móvil líquida o gaseo-sa conduce a la cromatografía departición. En este tipo de cromato-grafía, la fase estacionaria consisteen una película de líquido, de ten-sión de vapor despreciable a la tem-peratura de la experiencia, deposi-tada en la superficie de un soportesólido. Cuando se utiliza un gascomo fase móvil se denomina cro-matografía gas-líquido (CGL), quees el modo más usual de realizaruna cromatografía de gases. Si seemplea un líquido recibe el nombrede cromatografía líquido-líquido(CLL).

Otras formas de cromatografíalíquida son la cromatografía de in-tercambio iónico (CII), en la que loscomponentes iónicos de la muestra

13.


LAS PRINCIPALES TÉCNICAS INSTRU-

MENTALES QUE HABITUALMENTE UTILI-

ZA LA HIGIENE INDUSTRIAL, SE PUEDEN

ENMARCAR EN DOS GRANDES ÁREAS: LA

ESPECTROSCOPIA Y LA CROMATOGRA-

FÍA. LOS AVANCES EN QUÍMICA Y TEC-

NOLOGÍA ESTÁN PROPICIANDO EL DESA-

RROLLO Y APARICIÓN DE NUEVAS TÉCNI-

CAS.

CROMATOGRAFÍA

CROMATOGRAFÍA DE GASES CROMATOGRAFÍA DE LÍQUIDOS

GAS-LÍQUIDO(CGL)

GAS-SÓLIDO(CGS)

LÍQUIDO-LÍQUIDO(CLL)

LÍQUIDO-SÓLIDO(CLS)

INTERCAMBIOIÓNICO

(CII)

EXCLUSIÓN(CE)

CROMATOGRAFÍA

Figura 1.- Clases de sistemas cromatográficos.

se separan por el intercambio selec-tivo con contraiones de la fase esta-cionaria, y la cromatografía de ex-clusión (CE), cuya fase estacionariaproporciona una clasificación demoléculas, basada en la geometríay el tamaño molecular de los com-ponentes de la mezcla. Esta últimatécnica recibe también el nombre

de cromatografía de permeación engel, en la química de los polímerosy de filtración en gel, en Bioquími-ca.

3.2.1.- CROMATOGRAFÍA DE GASES

Es la técnica más utilizada en laseparación de compuestos orgáni-

cos e inorgánicos térmicamente es-tables y volátiles. La cromatografíagas-líquido (CGL) lleva a cabo laseparación por medio del reparto delos componentes de la mezcla,entre una fase gaseosa que fluye yuna fase líquida estacionaria depo-sitada sobre un soporte sólido.

La cromatografía gas-sólido(CGS) utiliza un adsorbente sólidocomo fase estacionaria, de modoque la retención selectiva de loscomponentes de la mezcla se debea fenómenos de adsorción superfi-cial regidos por las teorías del equi-librio gas-sólido. En la figura 2 sepresenta un esquema básico de uncromatógrafo de gases, y en la figu-ra 3 puede verse una foto de estatécnica.

Dichos elementos son los si-guientes:

3.2.1.1.- Fuente de gas portador(G): Es una fuente de gas compri-mido (normalmente nitrógeno ohelio) que proporciona la fase móvil.A la salida se acopla un sistemapara la regulación (V) y medida (M)del gas.

3.2.1.2.- Inyector (I): Es un disposi-tivo que permite la introducción dela muestra en la corriente del gasportador. Existe cierta variedad dediseño según el tipo de muestra que

14.


LA CROMATOGRAFÍA ES UNA TÉCNICA

FÍSICO-QUÍMICA DE SEPARACIÓN, EN LA

QUE LOS COMPONENTES A SEPARAR SE

DISTRIBUYEN ENTRE DOS FASES: UNA

ESTACIONARIA, DE GRAN DESARROLLO

SUPERFICIAL, Y OTRA MÓVIL, QUE PASA

A TRAVÉS O A LO LARGO DE LA FASE

ESTACIONARIA.

RAD

C

H

I

M

V

G

Figura 2.- Esquema básico de un cromatógrafo de gases.

Figura 3.- Cromatografía de gases.

se pretenda analizar. El más comúnes el inyector de líquidos, que pue-de utilizarse para sólidos en disolu-ción, líquidos y gases. Se trata deuna cámara situada a la entrada dela columna cromatográfica (C) ycalentada independientemente deésta, que va provista de una mem-brana de goma (septum) a través dela cual se introduce la muestra conla ayuda de una jeringa hipodérmicaespecial. Las cantidades de mues-tra inyectadas oscilan entre 0,1 y 2ml en el trabajo analítico ordinario.

3.2.1.3.- Columna cromatográfica(C): Es el elemento definidor de uncromatógrafo, donde tiene lugar elproceso físico de separación. Con-siste en un tubo de vidrio o metal(acero inoxidable, aluminio...) delongitud que oscila normalmenteentre 1 y 20 m y cuyo diámetro inte-rior varía entre 0,1 y 25 mm. Hayuna gran variedad de columnas cro-matográficas debido a la diversidadde posibilidades existentes encuanto a la elección de dimensionesdel tubo, fases estacionarias, dispo-sición de dichas fases, etc. Los dostipos de columnas básicas de usomás general son las empacadas ode relleno y las capilares. El éxitode un análisis depende básicamen-te de la selección adecuada de lacolumna.

3.2.1.4.- Horno (H): Es el habitácu-lo, en cuyo interior se sitúa lacolumna. Debe disponer de unabuena regulación de la temperatura.

3.2.1.5.- Detector (D): Es un dispo-sitivo que permite medir de modocontinuo una propiedad física delgas portador, que se modifica am-pliamente con la presencia de muypequeñas concentraciones de lasustancia problema. En otros casosse mide directamente la propiedaddel componente. El detector se si-

túa a la salida de la columna. Aun-que se ha diseñado una amplia ga-ma de detectores, los más utiliza-dos son los de conductividad térmi-ca y los de ionización.

3.2.1.6.- Amplificador (A): Sistemaelectrónico que recoge y amplificala señal emitida.

3.2.1.7.- Registrador (R): Disposi-tivo que integra la señal que recibedel detector y la presenta en unapantalla o en papel.

3.2.2.- CROMATOGRAFÍA DE LÍQUIDOS

Hay compuestos conocidos queno pueden ser analizados por cro-matografía de gases, ya sea porqueson insuficientemente volátiles y nopasan a través de la columna o por-que son térmicamente inestables yse descomponen en las condicio-nes de operación.

La cromatografía de líquidos dealto rendimiento (high performance

liquid chromatography, HPLC en labibliografía anglosajona) no está li-mitada por la volatilidad o por la es-tabilidad térmica de la muestra y escapaz de separar compuestos ióni-cos, sustancias polímeras y unagran variedad de productos polifun-cionales de alto peso molecular. Laseparación cromatográfica enHPLC es el resultado de las interac-ciones específicas entre los com-puestos de la muestra y las fasesmóvil y estacionaria. Tales interac-ciones prácticamente no existen enla fase móvil de la cromatografía degases.

Por lo que concierne a la instru-mentación, el esquema de un cro-matógrafo de líquidos es muy pare-cido al de un cromatógrafo de ga-ses, como puede observarse en lafigura 4. En la figura 5 puede verseuna fotografía de uno de estos equi-pos.

La fuente de gas comprimido uti-lizada en cromatografía de gases,


Figura 4.- Esquema básico de un cromatógrafo de líquidos.

LA CROMATOGRAFÍA DE LÍQUIDOS DE ALTO RENDIMIENTO NO ESTÁ LIMITADA POR LA

VOLATILIDAD O POR LA ESTABILIDAD TÉRMICA DE LA MUESTRA, Y ES CAPAZ DE SEPARAR

COMPUESTOS IÓNICOS, SUSTANCIAS POLÍMERAS Y UNA GRAN VARIEDAD DE PRODUCTOS

POLIFUNCIONALES DE ALTO PESO MOLECULAR.

C

H

I

M

L

RAD

B

15.

se ha sustituido aquí por un reci-piente de líquidos (L) que contienela fase móvil. Dicha fase se sumi-nistra a la columna (C) mediante unsistema de bombeo (B), capaz detrabajar en un amplio intervalo depresiones y flujos. La introducciónde la muestra se realiza por mediode un simple inyector de muestraslíquidas (I). Se utilizan sistemas deválvulas para situar la muestra en elflujo de la fase móvil, justo en lacabeza de la columna de separa-ción. Si es posible, se disuelven lasmuestras en una porción de la fasemóvil para eliminar el innecesariopico del disolvente.

La columna cromatográfica (C)consiste en un tubo recto de paredgruesa encamisado interiormentecon vidrio o tubo de acero inoxida-

ble, para resistir las altas presionesy la acción química de la fase móvil.La mayoría de las separaciones enHPLC se realiza en columnas condiámetro interior de 4 a 5 mm y lon-gitudes que oscilan entre 10 y 30cm.

La fase estacionaria se retienenormalmente en el interior de lacolumna insertando discos de aceroinoxidable poroso en sus extremos.Entre las distintas variedades derelleno se pueden citar las sílicespara cromatografía de adsorción;las fases enlazadas para cromato-grafía líquido-líquido; los gruposfuncionales de intercambio iónicoenlazados al soporte estacionariopara cromatografía de intercambioiónico; los geles de porosidad espe-cífica para cromatografía de exclu-

sión, o cualquier otro relleno exclu-sivo para un método de separaciónen particular. La columna puede irtermostatada en el interior de unhorno (H).

El detector (D), conectado a lasalida de la columna, se seleccionaen base a la sustancia que se quie-re analizar. Los detectores de pro-piedades del conjunto, representa-dos por el detector del índice derefracción, comparan un cambioglobal en una propiedad física de lafase móvil, con y sin soluto eluyen-te. Aunque es universal, este tipo dedetector es poco sensible y requiereun buen control de la temperatura.Los detectores de propiedades delsoluto responden a una propiedadfísica del soluto que no presenta lafase móvil pura. Son mucho mássensibles que los anteriores, pro-porcionando una señal de detecciónpara unos pocos nanogramos demuestra. Ejemplos de este tipo dedetectores son los de visible-ultra-violeta, fluorescencia y electroquí-micos. Un sistema de registro (R)completa la instrumentación básica.

3.2.3.- CONTAMINANTES INDUSTRIA-LES QUE PUEDEN EVALUARSE MEDIAN-TE TÉCNICAS CROMATOGRÁFICAS

Cabe señalar, entre otros, lossiguientes:

• Hidrocarburos parafínicos.• Hidrocarburos aromáticos.• Alcoholes.• Ésteres y cetonas.• Éteres y glicoles.• Derivados halogenados.• Compuestos de azufre y de

nitrógeno.• Plaguicidas.• Hidrocarburos aromáticos

policíclicos.• Isocianatos.• Nitrosaminas.

16.


Figura 5.- Cromatografía de líquidos.

RECIENTEMENTE SE HA DESARROLLADO LA TÉCNICA FIAS (SISTEMA DE ANÁLISIS DE

INYECCIÓN DE FLUJO) QUE PERMITE UNA COMPLETA AUTOMATIZACIÓN DEL ANÁLISIS,

APLICABLE TANTO A LA DETERMINACIÓN DE MERCURIO POR VAPOR FRÍO, COMO A LA DE

GENERACIÓN DE HIDRUROS.

• Ácidos inorgánicos.

3.2.4.- PRINCIPALES ACTIVIDADES YSECTORES INDUSTRIALES EN LOS QUESUELEN PRESENTARSE LOS CONTAMI-NANTES INDICADOS

• Fabricación de pinturas ybarnices.

• Plantas petroquímicas.• Industria química orgánica.• Fabricación y utilización de

disolventes y desengrasantes.• Fabricación y utilización de

plaguicidas.• Industria farmacéutica.• Industria del mueble.• Industria del calzado.• Fabricación de espumas y

resinas.

3.3.- TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS

La espectroscopia consiste en lamedición e interpretación de fenó-menos de absorción, dispersión oemisión de radiación electromagné-tica que ocurren en átomos, molé-culas y otras especies químicas.Esta absorción o emisión se en-cuentra asociada a los cambios deestado de energía de las especiesquímicas interactuantes. En la figu-ra 6 se presentan las diferentes re-giones que constituyen el espectroelectromagnético.

Las principales técnicas que uti-lizan los principios fundamentalesde la espectroscopia son las si-guientes:

• Espectroscopia atómica.• Espectroscopia de infrarrojo.• Espectrofotometría visible y

ultravioleta.• Espectrofotometría de

fluorescencia y fosforescencia.• Espectroscopia raman.• Espectroscopia de rayos X.• Espectroscopia de resonancia

magnética nuclear.• Espectroscopia de resonancia

de spin electrónico.

A continuación se describen losprincipios e instrumentación de lastécnicas espectroscópicas más utili-zadas en Higiene Industrial, queson las espectrofotometrías de ab-sorción atómica y emisión atómica ylas espectroscopias de infrarrojo yvisible-ultravioleta.

3.3.1.- ESPECTROFOTOMETRÍA DE AB-SORCIÓN ATÓMICA (EAA)

Dentro de las técnicas de espec-troscopia atómica, la espectrofoto-metría de absorción constituye elmétodo directo más fácil y rápidopara la determinación de metales,pudiendo aplicarse a una gran va-riedad de compuestos, especial-mente inorgánicos, y proporcionarun alto grado de exactitud y sensibi-lidad, sea cual fuere la matriz.

La espectrofotometría de absor-ción atómica se basa en el fenóme-no de absorción de energía radian-te por parte de los átomos conteni-dos en la muestra. Si una nube devapor atómico que contiene átomos

libres, se ilumina con una luz de unafrecuencia característica de cual-quier elemento presente en elvapor, los átomos de dicho elemen-to absorben luz de esa frecuencia,pasando los electrones a un deter-minado nivel de excitación. Segui-damente, la radiación transmitidallega al sistema de selección de lon-gitud de onda, donde es filtrada ymonocromatizada.

La figura 7 muestra el esquemade un espectrofotómetro de absor-ción atómica con llama, en el que seindican sus componentes básicos, yen la figura 8 puede verse una foto-grafía de esta técnica.

3.3.1.1.- Sistema emisivo: Consis-te básicamente en una fuente deradiación dirigida hacia la nube devapor atómico (medio absorbente).

17.


Figura 6.- Diagrama del espectro electromagnético.

10 Å 100 nm 200 nm 400 nm 0,8 µm 2,5 µm 16 µm 0,04 cm 25 cm

RAYOS

GAMMA

RAYOS X RAYOS X

"SUAVES"

UV

"VACÍO"

UV

"CUARZO"

VISIBLE IR

CERCANO

IR

MEDIO

IR

LEJANO

MICROONDAS RADIOONDAS

1 Å

LA MICROSCOPÍA ÓPTICA ES LA TÉCNICA

MÁS UTILIZADA PARA LA DETERMINA-

CIÓN CUANTITATIVA DE FIBRAS DE

AMIANTO Y FIBRAS MINERALES ARTIFI-

CIALES EN MUESTRAS AMBIENTALES,

DEBIDO A SU BAJO COSTE. SIN EMBAR-

GO PRESENTA IMPORTANTES LIMITACIO-

NES, COMO LA IMPOSIBILIDAD DE DETEC-

TAR FIBRAS DE DIÁMETRO MUY PEQUE-

ÑO Y LA DIFICULTAD DE DIFERENCIAR

LAS DISTINTAS VARIEDADES DE AMIAN-

TO.

Se requiere que dicha fuente emitalas líneas espectrales característi-cas del elemento a analizar. Una delas fuentes más ampliamente utili-zada es la lámpara de cátodohueco, constituida por un ánodoque puede ser un hilo de tungstenoy un cátodo fabricado precisamenteen el material del elemento que sepretende determinar. Tanto el ánodocomo el cátodo, se encuentran alo-jados en un cilindro de vidrio sella-do, conteniendo un gas noble (neón

o argón) a baja presión.

3.3.1.2.- Sistema de absorción:Su principal componente es el va-por atómico (átomos en estado fun-damental) donde tiene lugar la ab-sorción de la radiación procedentede la lámpara. El sistema está for-mado por los elementos necesariospara convertir una disolución de lamuestra en su correspondiente va-por atómico. Los distintos componen-tes del sistema son los siguientes:

• Nebulizador: Es el dispositivoencargado de convertir la disoluciónde la muestra en un aerosol detamaño de partícula muy pequeño.La muestra es aspirada a través deun tubo capilar, a cuya salida hayuna entrada de aire a gran veloci-dad, que sirve a la vez para formarel aerosol y para producir unadepresión en ese extremo del capi-lar que provoque la aspiración.

• Cámara de premezcla: El fino va-por de mezcla procedente del nebu-lizador penetra en un recinto cerra-do llamado cámara de premezcla.Allí, el aerosol se mezcla íntima-mente, con los gases oxidante ycombustible, de tal forma que esteconjunto alcanza finalmente el me-chero.

• Mechero: Es el dispositivo coloca-do sobre la cámara de premezcla,en donde se genera la llama con latemperatura suficiente para llevarlos átomos a su estado fundamen-tal. Generalmente están fabricadosde titanio, para darles una mayorresistencia frente al calor y a la co-rrosión.

• Llama: Es el elemento generadorde átomos libres. Deberá suminis-trar la energía suficiente para rom-per las uniones que mantienen liga-do el elemento metálico dentro de la


Figura 7.- Esquema básico de un espectrofotómetro de absorción atómica con llama.

Figura 8.- Espectrofotometría de absorción atómica.

SISTEMA EMISIVO

FUENTE DE LUZ

SISTEMA

ABSORCIÓN

SELECTOR DE LONGITUD DE ONDA

Y SISTEMA FOTOMÉTRICO

MODULADOR

LLAMA

MONOCROMADOR DETECTOR REGISTRADOR

18.

muestra y conseguir, de esta forma,una nube de átomos metálicos li-bres en estado fundamental. Lasllamas más utilizadas en absorciónatómica se muestran en la tabla 1.

Aparte de la llama, otros siste-mas de atomización utilizados enEAA son la cámara de grafito y elgenerador de hidruros que seguida-mente se pasa a describir.

• Cámara de grafito: La llama es elsistema más tradicional utilizado enEAA como elemento generador deátomos libres. No obstante, su ma-yor limitación es la poca eficacia delconjunto nebulizador-llama, ya quesólo llega hasta allí una pequeñafracción de la muestra. La utiliza-ción de la cámara u horno de grafi-to como sistema de atomizaciónmejora extraordinariamente la sen-sibilidad obtenida mediante la ab-sorción atómica con llama, pudien-do determinar con este accesoriopara muchos elementos, concentra-ciones hasta 1.000 veces más bajasque las obtenidas con aquélla.

La cámara de grafito es un siste-ma de atomización en donde la e-nergía calorífica requerida se obtie-ne aplicando una diferencia de po-tencial eléctrico a través de un tubode grafito, en cuyo interior se ha co-locado la muestra. El tubo está ali-neado, de manera que la luz proce-dente de la lámpara pasa por supropio centro. El vapor atómico ge-nerado absorbe la luz de determina-da frecuencia, pasando los electro-nes a un cierto nivel de excitación.Posteriormente, la radiación trans-mitida llega al sistema de selecciónde longitud de onda donde es filtra-da y monocromatizada.

La elección entre llama y cáma-ra de grafito se determina general-mente teniendo en cuenta el rango

de concentraciones del analito, sien-do posible afirmar que si una mues-tra puede ser analizada por cual-quiera de las dos formas es preferi-ble utilizar la llama, si bien la extre-ma sensibilidad de la cámara degrafito es ideal para la determina-ción de ultratrazas.

• Generador de hidruros: Paraciertos elementos como As, Bi, Ge,Sb, Se y Te, que rinden hidruros co-valentes volátiles, la formación delhidruro correspondiente y su análi-sis posterior mejora la eficacia deatomización, transfiriendo cuantita-tivamente el analito en la fasevapor como un hidruro. Esta vapo-rización química ofrece mejoras enlos límites de detección para loselementos citados, así como parala determinación directa del mercu-rio.

La mayoría de los fabricantes deinstrumentos de absorción atómicaofrecen aparatos para el pretrata-miento químico de las muestras queconvierten el elemento a analizar enuna sustancia volátil. El equipoconsta de una unidad generadorade vapor en la que se forma el hi-druro metálico o los vapores demercurio. Posteriormente, los vapo-

res formados son transportados pormedio de un gas interno a una llamade hidrógeno/aire o a una celda decuarzo calentada mediante llama ocon energía eléctrica.

Los hidruros gaseosos del anali-to se forman mediante la adición deagente reductor como el NaBH4.Para la generación de vapores demercurio elemental se utiliza la téc-nica denominada del “vapor frío”, enla que interviene como agentereductor el SnCl2.

Recientemente se ha desarrolla-do la técnica FIAS (Sistema deAnálisis de Inyección de Flujo) quepermite una completa automatiza-ción del análisis, aplicable tanto a ladeterminación de mercurio por va-por frío, como a la de generación dehidruros.

3.3.1.3.- Selector de longitud deonda: Es el mecanismo encargadode aislar la línea espectral de inte-rés del elemento a determinar. Des-pués de pasar por la llama, la radia-ción procedente de la lámpara esdirigida hacia el monocromador endonde se dispersan las longitudesde onda de la luz y sólo la línea ana-lítica es enfocada sobre el detector.

19.


OXIDANTE COMBUSTIBLE TEMPERATURA (ºC)

AIRE PROPANO 1.925

AIRE HIDRÓGENO 2.045

AIRE ACETILENO 2.400

ÓXIDO NITROSO ACETILENO 2.800

Tabla 1.- Llamas más utilizadas en espectrofotometría de absorción atómica.

PARA EVALUAR UN DETERMINADO CONTAMINANTE QUÍMICO DEBE UTILIZARSE UN PRO-

CEDIMIENTO NORMALIZADO. PERO EL CUMPLIMIENTO DE ESTE REQUISITO NO GARANTI-

ZA LA BONDAD DE LOS RESULTADOS, YA QUE PUEDEN COMETERSE ERRORES QUE PASA-

RÁN INADVERTIDOS SI LOS RESULTADOS NO ESTÁN SUJETOS A UN CONTROL PERIÓDICO.

3.3.1.4.- Sistema fotométrico:Consiste en un tubo fotomultiplica-dor que produce una corriente eléc-trica dependiente de la intensidadde luz que incide. A continuación, lacorriente eléctrica es amplificada yla señal producida constituye unamedida de la absorción de radiaciónque tiene lugar en la llama. Dichaseñal puede ser seguidamente pro-cesada para producir una lectura enunidades de concentración, quequeda reflejada en el equipo regis-trador.

3.3.2.- ESPECTROFOTOMETRÍA DEEMISIÓN ATÓMICA (EEA)

La emisión atómica es un proce-so en el que se mide la radiaciónemitida por los átomos de un ele-mento, previamente excitados me-diante una fuente de energía. Cuan-do los átomos regresan a su estadofundamental emiten radiaciones alongitudes de onda específicas delos elementos presentes en lamuestra. La intensidad de emisiónde un elemento a una longitud deonda característica es proporcionala la concentración de dicho elemen-to en la muestra.

El instrumento que se utilizapara la emisión atómica presentabásicamente los mismos compo-nentes que para la absorción atómi-ca. La diferencia fundamental esque la emisión no utiliza una fuentede luz. Por otra parte, las fuentes deexcitación de llama convencionales

van dejando paso a las fuentes deplasma acoplado inductivamente(PAI). La antorcha de plasma de ar-gón, que basa su potencia en lainducción de un campo magnéticode alta frecuencia, alcanza tempe-raturas comprendidas entre 6.000 y10.000 °K. Estas elevadas tempera-turas y su gran estabilidad eliminanmuchas interferencias y fuentes deerror que se tienen con las llamasde combustión convencionales.

La técnica de PAI (ICP en la bi-bliografía anglosajona) permite e-fectuar análisis multielemento, asícomo la posibilidad de cuantificarelementos difíciles de analizar porabsorción atómica, como tierras ra-ras, boro, fósforo, azufre, etc. Noobstante, su sensibilidad para mu-chos elementos es similar a la obte-nida por absorción atómica conllama y bastante inferior a la que seconsigue con cámara de grafito.

Por último, las aplicaciones másrecientes se orientan a la conexiónde un espectrofotómetro de PAI conun espectrómetro de masas (PAI-EM). En este caso, el EM sustituyeal monocromador de un espectrofo-tómetro convencional, consiguiendoreducir los límites de detección.

3.3.3.- ESPECTROFOTOMETRÍA DE IN-FRARROJO

La región infrarroja del espectroelectromagnético abarca desde elfinal de la zona superior de la regiónvisible, aproximadamente a una lon-gitud de onda de 0,75 µm, hasta laregión de las microondas, cerca de400 µm. La parte de esta regiónespectral más utilizada está com-prendida entre 2,5 y 16 µm, corres-pondiente al infrarrojo medio (Figu-ra 6).

La absorción de radiación en la

región infrarroja es consecuenciade la excitación por deformacionesde enlace, ya sean de tensión o deflexión. La excitación de tensiónimplica cambios en la frecuencia devibración de los átomos enlazadosa lo largo del eje de enlace, mien-tras que la deformación por flexióncomporta movimiento de los átomosfuera del eje del enlace. Estasdeformaciones se designan por ν yσ respectivamente.

La cantidad de energía requeri-da para excitar los modos de ten-sión y flexión depende de las masasde los átomos o grupos A y B y de ladistribución del enlace.

La figura 9 muestra el esquemade un espectrofotómetro de infrarro-jo y la figura 10 una foto de uno deestos equipos.

La fuente de energía radianteestá constituida normalmente poruna barra cerámica calentada me-diante un elemento metálico. La e-nergía irradiada se divide por mediode un espejo en dos rayos que tie-

20.


SE DICE QUE UN MÉTODO DE MUESTREO-

ANÁLISIS ES UN SISTEMA ESTABLE,

DESDE UN PUNTO DE VISTA ESTADÍSTI-

CO, CUANDO LOS RESULTADOS SE VEN

ÚNICAMENTE AFECTADOS POR LAS VA-

RIACIONES DEBIDAS AL AZAR.

BA

TENSIÓN (ν)

BA

FLEXIÓN (σ)

nen la misma intensidad: el rayoincidente que pasa a través de lamuestra y el rayo de referencia. Ladiferencia entre la intensidad delrayo de referencia y la del rayotransmitido constituye una medidade la cantidad de radiación absorbi-da. La frecuencia de la radiación sevaría automática y continuamentepor medio de un monocromador ylas intensidades relativas de losrayos de referencia y transmitidose comparan en un fotómetro.Finalmente, en el registro apareceel porcentaje de transmisión enfunción de la longitud de onda.

3.3.4.- ESPECTROFOTOMETRÍA VISI-BLE Y ULTRAVIOLETA

La región visible se extiendedesde 350 a 800 nm. Por su parte,la región ultravioleta abarca desde100 a 350 nm y se divide en dosregiones diferentes: la región de"vacío" (100 a 200 nm) y la llama-da región de "cuarzo" (200 a 350nm).

Esta subdivisión es necesariapor razones experimentales. Pordebajo de los 200 nm, el cuarzo yel aire (particularmente el oxígenoy el dióxido de carbono) absorbenenergía muy intensamente y por

eso la muestra debe colocarse enun medio exento de tales sustan-cias (vacío). Afortunadamente, lamayoría de los compuestos capa-ces de absorber en la zona ultravio-leta y visible tienen su máxima ab-sorción a longitudes de onda supe-riores a 200 nm.

La región de "cuarzo" recibe es-te nombre porque las cubetas que

contienen la muestra están hechasde cuarzo, debido a que el vidrioabsorbe muy intensamente pordebajo de 300 nm. La fuente de luzen esta región es normalmente unalámpara de descarga de hidrógenoo deuterio. Por el contrario, la regiónvisible permite el uso de cubetas devidrio para las muestras, utilizándo-se como fuente de luz, lámparas defilamento incandescente.

21.


Figura 9.- Esquema básico de un espectrofotómetro de infrarrojo.

REGISTRO

FOTÓMETRO

MONOCROMADOR

TUBO DE MUESTRA

TUBO DE REFERENCIA

RAYO DE

REFERENCIA

RAYO

TRANSMITIDO

RAYO

INCIDENTEFUENTE

DE RADIACIÓN

ELECTROMAGNÉTICA

Figura 10.- Espectrofotometría de infrarrojo.

22.


La absorción de radia-ción, tanto en la región ul-travioleta como en la visi-ble, va acompañada deun cambio en el estado e-lectrónico de las molécu-las. Esto significa que laenergía suministrada porla radiación, se distribuyeentre algunos electronesde la molécula, que pasana un estado energéticomás elevado o estado ex-citado.

El esquema de unespectrofotómetro visible-ultravioleta es muy similaral de infrarrojo (Figura 9).La luz procedente de unafuente adecuada atravie-sa la muestra a la que letransfiere energía, produ-ciéndose cambios en laestructura electrónica delos átomos integrantes desus moléculas. Esta trans-ferencia de energía, oca-siona una reducción de lacantidad de luz transmitida. Com-parando las intensidades de losrayos incidente y transmitido, sepuede conocer la cantidad de radia-ción absorbida y posteriormente de-terminar la concentración del analitoen la muestra. La fotografía de lafigura 11 muestra uno de estos e-quipos.

3.3.5.- CONTAMINANTES INDUSTRIA-LES QUE PUEDEN EVALUARSE MEDIAN-TE TÉCNICAS ESPECTROSCÓPICAS

Como ejemplos cabe señalar lossiguientes:

• Metales (hierro, manganeso,cobre, cromo, níquel, aluminio,cinc, plomo, estaño, etc.).

• Sílice.• Óxidos de azufre.

• Óxidos de nitrógeno.• Ozono.• Ácido fosfórico.• Cloro.• Amoníaco.

3.3.6.- PRINCIPALES ACTIVIDADES YSECTORES INDUSTRIALES EN LOS QUESUELEN PRESENTARSE LOS CONTAMI-NANTES INDICADOS

• Fundición de metales.• Soldadura.• Recubrimientos metálicos.• Industrias del vidrio y

cerámica.• Minería.• Cementeras.• Tratamientos superficiales.• Fabricación de

ferroaleaciones.• Tratamientos térmicos.

• Industrias del plástico.• Industria metalúrgica en

general.

3.4.- OTRAS TÉCNICASANALÍTICAS

Además de las cita-das, otras técnicas analí-ticas utilizadas en Higie-ne Industrial son las si-guientes:

3.4.1.- POTENCIOMETRÍACON ELECTRODOS ESPECÍFI-COS

Mediante esta técnica,se mide el potencial desa-rrollado entre un electro-do y la disolución de me-dición o muestra, depen-diendo dicho potencial dela concentración de union activo en particular.

Las determinacionespotenciométricas se ba-

san en la ecuación de Nernst y loselectrodos específicos pueden serde estado sólido, de membranalíquida o sensibles a gases.

Esta técnica se utiliza principal-mente para el análisis de aniones,tales como: F-, Cl-, Br-, CN-, NO3

-,etc.

3.4.2.- VOLTAMPEROMETRÍA

Es una técnica polarográfica quemide las relaciones corriente-poten-cial obtenidas de una celda electro-química, cuando se utiliza comoelectrodo de trabajo un electrodo demercurio de superficie estacionariao un electrodo sólido.

Existen variantes polarográficasque actúan concentrando previa-

Figura 11.- Espectrofotometría visible-ultravioleta.

EL LABORATORIO DE HIGIENE INDUSTRIAL ANALÍTICA DE APA,

DESDE SU CREACIÓN EN 1978, VIENE DESARROLLANDO UNA LABOR

DE ASESORAMIENTO EN MATERIA DE HIGIENE INDUSTRIAL, SIENDO

SU TAREA FUNDAMENTAL EL ANÁLISIS DE CONTAMINANTES QUÍMI-

COS PRESENTES EN MUESTRAS AMBIENTALES PROCEDENTES DE

LOS PUESTOS DE TRABAJO.

mente la muestra antes del análisis,lo que comporta una notable venta-ja en las determinaciones a nivel detrazas. Así, la voltametría de rediso-lución anódica (VRA) es la técnicapolarográfica más conocida y utili-zada para la determinación demetales. Se basa en una precon-centración de los iones metálicos enel electrodo de trabajo medianteuna deposición o reducción, duran-te un tiempo definido y bajo condi-ciones hidrodinámicas reproduci-bles.

El procedimiento es especialmen-te eficaz para metales que se di-suelven en mercurio con formaciónde amalgamas, como: plata, oro,bismuto, cadmio, cobre, cobalto, plo-mo, etc.

3.4.3.- MICROSCOPÍA

La microscopía óptica (Figura12) es la técnica más utilizada parala determinación cuantitativa defibras de amianto y fibras mineralesartificiales en muestras ambienta-les, debido principalmente a su bajocoste. Sin embargo presenta tam-bién importantes limitaciones, comola imposibilidad de detectar fibrasde diámetro muy pequeño y la difi-cultad de diferenciar las distintasvariedades de amianto.

No obstante, acoplando al mi-croscopio un objetivo de dispersióny preparando las muestras conlíquidos adecuados, de índices derefracción de alta dispersión, existela posibilidad de identificar los dis-tintos tipos de fibras, especialmenteen materias primas.

La microscopía electrónica tienemayor poder de resolución que laóptica y permite detectar fibras dediámetro mucho más pequeño, asícomo identificar también los distin-

tos tipos de fibras. El principal in-conveniente de esta técnica resideen su elevado coste.

3.4.4.- GRAVIMETRÍA

El análisis gravimétrico permiteconocer la cantidad total de conta-minante recogido mediante pesada.El procedimiento se reduce a ladeterminación de la masa total demuestra tomada sobre un filtro demembrana, por diferencia entre elpeso del filtro, antes y después desu captación.

Muchos tipos de filtros tienden acargarse de electricidad estáticaprovocando perturbaciones durantela pesada. En la práctica, la elimina-ción de las cargas electrostáticas selleva a cabo pasando el filtro antesde su pesada, por una barra de ioni-zación radiactiva de Po210 o similar,durante unos segundos. La magni-tud del peso de las muestras (mili-gramos) hace necesario utilizar unabalanza de precisión que sea capazde apreciar, como mínimo, 0,01 mg.

Dado que los análisisgravimétricos determinanla masa de cual-quier sustanciarecogida en elfiltro, resultantotalmente ines-pecíficos, a me-nos que se conozca la com-posición cualitativa exacta de loscontaminantes presentes en elambiente a evaluar (Figura 13).

3.4.5.- VOLUMETRÍA

Los análisis volumétricos permi-ten determinar la concentración deuna disolución de la muestra objetodel análisis, a partir de una disolu-ción de concentración conocida. Elprocedimiento de medida de dicha

concentración se denomina titula-ción o valoración. Las valoracionespueden basarse en cualquier tipode reacción química (neutralización,oxidación-reducción, formación decomplejos, precipitación, etc.) siem-pre que sea rápida y completa(constante de equilibrio grande).Las titulaciones más utilizadas enHigiene Industrial Analítica son lasque se basan en reacciones ácido-base.

En dichas reacciones, un volu-men conocido del ácido a valorar secoloca en un vaso de precipitados yel titulador, una disolución de unabase de concentración conocida, seva añadiendo desde una bureta,hasta alcanzar el punto de equiva-

23.


Figura 12.- Microscopía óptica.

24.


lencia, es decir el punto en que seha mezclado idéntico número deequivalentes de ácido que de base.En el procedimiento más simple, elpunto de equivalencia se reconocepor el cambio de color de un indica-dor que se añade a la disoluciónproblema antes de comenzar la titu-lación. Otros métodos para determi-nar el punto de equivalencia consis-ten en observar el cambio de absor-bancia mediante un espectrofotó-metro o los cambios de corriente odiferencia de potencial entre paresde electrodos sumergidos en ladisolución a analizar.

Actualmente son pocos los mé-todos volumétricos empleados enHigiene Industrial, debido funda-mentalmente al gran desarrollo ex-perimentado por las técnicas instru-mentales comentadas en el presen-te capítulo.

3.5.- IMPORTANCIA DEL CONTROL

DE CALIDAD EN EL DESARROLLO DE

LOS PROCEDIMIENTOS ANALÍTICOS

Cuando se precisa evaluar undeterminado contaminante químicodebe utilizarse siempre un procedi-miento normalizado. No obstante, elcumplimiento estricto de este requi-sito no garantiza la bondad de losresultados, ya que pueden cometer-se errores, tanto personales comoinstrumentales, que pasarán inad-vertidos si los resultados no estánsujetos a un control periódico.

Se dice que un método demuestreo-análisis es un sistemaestable, desde un punto de vistaestadístico, cuando los resultadosse ven únicamente afectados porlas variaciones debidas al azar. Elcontrol estadístico de los datos

forma parte de lo que se conocecomo "PROGRAMAS DE CON-TROL DE CALIDAD", que presen-tan dos aspectos diferentes:

• Control interno.• Control externo.

3.5.1.- CONTROL INTERNO

Se basa en el control de la esta-bilidad del procedimiento analítico,considerando que en la medida enque dicha estabilidad se mantenga,los resultados analíticos serán con-sistentes y fiables. El control de cali-dad interno se lleva a cabo median-te el análisis periódico de muestraspatrón y a través de gráficos decontrol. Dichos gráficos constituyenuna representación gráfica en laque los valores de la variable decalidad que se investiga se mues-tran secuencialmente en forma depuntos, de modo que se obtieneuna información visual e inmediatasobre la uniformidad estadística delos datos.

El gráfico de control está consti-tuido por una línea central en posi-ción horizontal que representa elvalor esperado y dos líneas parale-las, una a cada lado de la central,denominadas límites de control(superior e inferior) que acotan lazona de variabilidad estable y alea-toria del procedimiento. Mientras lanube de puntos se localiza aleato-riamente entre ambos límites, seconsidera que se mantiene la esta-bilidad del sistema. En caso contra-rio se dice que el proceso está fuerade control, debiendo investigar ycorregir las causas que han altera-do dicha estabilidad.

3.5.2.- CONTROL EXTERNO

Es un procedimiento en el quese emplean los resultados obteni-

Figura 13.- Sala de balanzas. Análisis gravimétrico.

EL LABORATORIO DE APA PRETENDE SER UN ELEMENTO DE AYUDA PARA LOS PROFESIO-

NALES DE LA HIGIENE INDUSTRIAL. SU ACTIVIDAD NO SE LIMITA A LA EMISIÓN DE UN

RESULTADO DE ANÁLISIS, SINO QUE AL MISMO TIEMPO ASESORA Y OFRECE LOS INSTRU-

MENTOS NECESARIOS PARA LA CORRECTA EVALUACIÓN DEL RIESGO HIGIÉNICO DERIVA-

DO DE LA EXPOSICIÓN A CONTAMINANTES QUÍMICOS.

dos por varios laboratorios, a partirde las mismas muestras que hananalizado con el único propósito desometerlas a un control de calidad.

Los programas de control decalidad externo constituyen el mejormedio para investigar la comparabi-lidad de los resultados analíticos delos diferentes laboratorios partici-pantes, perfeccionando su exactitudy precisión. A través de la participa-ción en estos programas, un la-boratorio obtiene una medida com-parativa de sus prestaciones enrelación con:

• El conjunto de los laboratorios par-ticipantes.

• Un grupo de laborato-rios seleccionados (la-boratorios de referen-cia).

• Unas determinadascaracterísticas de laspropias prestaciones.

El control de cali-dad externo nunca sus-tituye al interno, sola-mente lo complementa.Además, los resultadosde los controles exter-nos no son inmediatos,no pudiendo evitarseretrasos en la adopciónde medidas correctorascuando se producendesviaciones en la va-riable o variables de control.

El establecimiento y posteriordesarrollo de un programa de con-trol de calidad externo debe con-templar tres aspectos fundamenta-les:

• Preparación de muestras de control.

• Diseño y divulgación delprograma.

• Evaluación e informes deresultados.

Tales programas están organi-zados generalmente por socieda-des científicas, entidades profesio-nales, organismos oficiales o porcomún acuerdo y cooperación entrelaboratorios. En los últimos años,los programas de control de calidadexterno para laboratorios de Higie-ne Industrial han tenido un grandesarrollo. Concretamente en Es-paña cabe señalar, a título de ejem-plo, los programas interlaboratorios

de control de calidad (P.I.C.C.) esta-blecidos por el INSHT. EstosP.I.C.C., que en su inicio fueron apli-cados exclusivamente en los labo-ratorios del propio Instituto, seencuentran abiertos en la actuali-dad a la participación de cualquierentidad, laboratorio y especialistarelacionado con el análisis de con-taminantes, tanto en ambiente labo-

ral como en medio biológico.

4.- EL LABORATORIO DE

HIGIENE INDUSTRIAL

ANALÍTICA DE APA

El Laboratorio de Higiene In-dustrial Analítica de la Asociaciónpara la Prevención de Accidentes(APA), desarrolla una labor de ase-soramiento en materia de HigieneIndustrial siendo su tarea funda-mental el análisis de contaminantesquímicos presentes en muestrasambientales procedentes de los

puestos de trabajo.

En los últimos añosse ha observado unatendencia creciente a lautilización de nuevosproductos químicos enlos diferentes sectoresproductivos, cuyos e-fectos sobre la saludson, en la mayoría delos casos, mal conoci-dos. Asimismo, la opti-mización de las condi-ciones de trabajo es unobjetivo prioritario quetoda empresa competi-tiva debe plantearse.

Tales hechos consti-tuyen un importante re-

to para los especialistasen Salud Laboral, quie-

nes día a día deben afrontar la com-pleja problemática de evaluar losriesgos derivados de la manipula-ción de dichos productos, con elmayor rigor y profesionalidad.

En este sentido, el Laboratoriode APA pretende ser realmente unelemento de ayuda para los profe-sionales de la Higiene Industrial,

25.


Figura 14.- Vista parcial del Laboratorio de APA. Sección de Cromatografía.

26.


cuya actividad no se limite única-mente a la emisión de un resultadode análisis, sino que al mismo tiem-po asesore y ofrezca los instrumen-tos necesarios para la correcta eva-luación del riesgo higiénico que sederiva de la exposición a contami-nantes químicos en el medio labo-ral.

Fiel a su trayectoria de estar a lavanguardia de cuantas tendenciassurjan en el campo de la HigieneAnalítica, el Laboratorio de APA harenovado recientemente todo suequipamiento, incorporando los últi-mos avances técnicos en instru-mentación analítica.

Para desarrollar su labor elLaboratorio dispone, entre otras, delas siguientes técnicas analíticas:

• Espectrofotometría de AbsorciónAtómica (Figura 8).

• Espectrofotometría Infrarroja conTransformada de Fourier (Figura10).

• Espectrofotometría Visible-Ultravi-oleta (Figura 11).

• Espectrometría de Masas.

• Cromatografía Líquida de Alta Re-solución (Figura 5).

• Cromatografía Iónica (Figura 3).

• Potenciometría con Electrodos Se-lectivos.

• Microscopía Óptica con Contrastede Fases (Figura 12).

• Gravimetrías (Figura 13).

• Volumetrías, etc.

El Laboratorio tiene implantadoun sistema de gestión de la calidadpara sus procedimientos y métodosde análisis. Dispone de un Manualde la Calidad y participa en diversosProgramas de Control de la Ca-lidad, tanto internos como externos.

La fiabilidad de sus resultadosestá contrastada y avalada por:

• El National Institute for Occupatio-nal Safety and Health (NIOSH) deEstados Unidos, a través del Pro-grama Proficiency Analytical Testing(PAT), para metales y sílice.

• El Instituto Nacional de Seguridade Higiene en el Trabajo (INSHT), através del Programa Interlaborato-rios de Control de Calidad paraFibras de Amianto (PICC-FA) y paraFibras Minerales Artificiales (PICC-FMA).

• El Instituto Nacional de Seguridade Higiene en el Trabajo (INSHT), através del Programa Interlabora-torios de Control de Calidad paraVapores Orgánicos (PICC-VO).

Asimismo el Laboratorio disponede las siguientes homologaciones yautorizaciones:

• Homologado por la Dirección Ge-neral de Trabajo como LaboratorioOficial para la Determinación deFibras de Amianto (MT-HLA Nº 4).

• Homologado por el Ministerio deIndustria y Energía para la realiza-ción de análisis de muestras deSílice, de conformidad con la ITC07.1.04 del Capítulo VII del Regla-mento General de Normas Básicasde Seguridad Minera.

Figura 15.- Vista parcial del Laboratorio de APA. Sección de Espectroscopia.

EL LABORATORIO DE APA TIENE IMPLANTADO UN SISTEMA DE GESTIÓN DE LA CALIDAD

DE SUS PROCEDIMIENTOS Y MÉTODOS DE ANÁLISIS. DISPONE DE UN MANUAL DE LA

CALIDAD Y PARTICIPA EN DIVERSOS PROGRAMAS DE CONTROL DE LA CALIDAD, TANTO

INTERNOS COMO EXTERNOS.

5.- BIBLIOGRAFÍA

Arroyo M C. El Control de Calidaden el Laboratorio de Higiene Indus-trial. Jornada Técnica sobre la cali-dad en la evaluación de la exposi-ción a agentes químicos. INSHT-CNVM de Vizcaya 1990.

Harris D C. Análisis químico cuanti-tativo. México: Grupo Ed. Iberoamé-rica 1992.

Instituto Nacional de Seguridad eHigiene en el Trabajo. Métodos detoma de muestras y análisis. Bar-celona: INSHT 1993.

Instituto Nacional de Seguridad eHigiene en el Trabajo. Análisis decontaminantes químicos en aire.Barcelona: INSHT 1992.

Instituto Nacional de la Silicosis.La silicosis. Legislación, prevencióny control de polvo. Minería a cieloabierto. Instalaciones de exterior.Oviedo: INSALUD 1992.

Ishikawa K. Guía de control de cali-dad. New York: Unipub 1985.

MILLIPORE. Catálogo de laborato-rio 2000-2001.

National Institute for Occupatio-

nal Safety and Health. NIOSH Ma-nual of Analytical Methods. 4th Ed.Cincinnati, Ohio: NIOSH 1994.

Occupational Safety and HealthAdministration. Analytical MethodsManual. 2nd Ed. Utah: OSHA 1990.

Velasco J, López C, Adellac A. Guí-a práctica para la toma de muestrasy el control ambiental de contami-nantes químicos Nº 5. San Sebas-tián: APA 2001.

Williard H H, Merritt L L Jr, Dean JA, Settle F A Jr. Métodos instru-mentales de análisis. México: Gru-po Ed. Iberoamérica 1988.

27.


Documents

155 (A1)REV. APA · Muestreo de contaminantes sobre soporte mixto ... co derivado de la presencia de con- ... que intervenga una bomba de vacío (muestreo pasivo)