tubo de difusión

Un tubo de difusión es un dispositivo científico que muestrea pasivamente la concentración de uno o más gases en el aire , comúnmente utilizado para monitorear los niveles promedio de contaminación del aire durante un período que va desde días hasta aproximadamente un mes. ^{[ 1 ]} Los tubos de difusión son ampliamente utilizados por las autoridades locales para monitorear la calidad del aire en áreas urbanas, ^{[ 2 ]} en proyectos de monitoreo de la contaminación de ciencia ciudadana llevados a cabo por grupos comunitarios y escuelas, ^{[ 3 ] [ 4 ]} y en ambientes interiores como minas ^{[ 5 ]} y museos. ^{[ 6 ]}

Un tubo de difusión consiste en un pequeño tubo hueco, generalmente transparente, de plástico acrílico o polipropileno , de aproximadamente 70 mm de longitud, con una tapa en cada extremo. Una de las tapas (de color blanco) se retira por completo para activar el tubo (en el caso del muestreo de dióxido de nitrógeno ) o contiene un filtro que permite el paso únicamente del gas que se está estudiando. La otra tapa (de un color diferente) contiene discos de malla metálica recubiertos con un reactivo químico que absorbe el gas estudiado al entrar en el tubo. ^{[ 7 ]} Los tubos que funcionan de esta manera también se conocen como tubos de Palmes, en honor a su inventor, el químico estadounidense Edward Palmes, ^{[ 8 ] [ 9 ]} quien describió el uso de dicho tubo como sensor personal de calidad del aire en 1976. ^{[ 10 ]}

Durante el funcionamiento, el tubo se abre y se sujeta verticalmente con bridas a un objeto como una farola o una señal de tráfico, con el extremo abierto hacia abajo y la tapa cerrada de color en la parte superior. El gas que se monitoriza, cuya concentración es mayor en la atmósfera, se difunde hacia el fondo del tubo y es absorbido rápidamente por la tapa química. A medida que se absorbe, el proceso de difusión continúa. Tras un periodo de tiempo determinado (normalmente de dos semanas a un mes), el tubo se sella y se envía a un laboratorio para su análisis. La concentración atmosférica del gas estudiado se puede calcular utilizando la cantidad capturada y las leyes de difusión de Fick . ^{[ 11 ]}

Los tubos de difusión se pueden usar para muestrear diversos gases, incluidos óxidos de nitrógeno ( dióxido de nitrógeno y óxido nítrico ), dióxido de azufre , amoníaco y ozono . Aunque todos los tubos que muestrean estos gases funcionan mediante el mismo proceso de difusión molecular, existen diferencias importantes. Por ejemplo, los tubos de dióxido de nitrógeno utilizan trietanolamina , TEOA (a menudo abreviada erróneamente como TEA, que en realidad se refiere a la trietilamina ), como agente absorbente (reactivo), mientras que los tubos de sulfuro de hidrógeno son opacos (en lugar de transparentes) para evitar que la luz ultravioleta degrade los compuestos químicos en su interior. Algunos tipos de tubos pueden muestrear varios gases simultáneamente.

Los tubos de difusión son razonablemente precisos, relativamente baratos, fáciles de usar, extremadamente compactos, pasivos (no necesitan fuente de alimentación) y tienen una vida útil bastante larga; con una colocación cuidadosa, se pueden instalar prácticamente en cualquier lugar, tanto en interiores como en exteriores. ^{[ 6 ] [ 12 ]} Proporcionan una indicación razonable de la concentración promedio a largo plazo de un gas contaminante, como el dióxido de nitrógeno, y facilitan la comparación de los niveles promedio de contaminación en diferentes lugares o en diferentes momentos. A menudo, se instala una serie de tubos exactamente en el mismo lugar durante meses consecutivos del año para permitir comparaciones a largo plazo de los niveles de contaminación. También es común que las autoridades locales instalen varios tubos en diferentes lugares durante el mismo período de tiempo para poder identificar los puntos críticos de contaminación en pueblos y ciudades.

Dado que los tubos de difusión están diseñados para permanecer instalados durante días o semanas, no indican las fluctuaciones a corto plazo del contaminante estudiado, como los niveles de gas que suben y bajan durante el día, la diferencia entre un día y otro o entre días laborables y fines de semana, o la cantidad de veces que se superan los niveles de contaminación establecidos mientras están instalados. Además, son mucho menos precisos que los equipos de monitoreo automatizados de alta sensibilidad que se utilizan en las cabinas de monitoreo de la contaminación en las carreteras. Entre las fuentes de imprecisión se incluyen la turbulencia del aire (causada por factores como el viento o los aires acondicionados), la contaminación proveniente de los sistemas de ventilación de los edificios, la luz ultravioleta (teóricamente absorbida por el tubo de plástico) y otros contaminantes. ^{[ 7 ]}