Monitoreo de la exposición en el lugar de trabajo

Los dispositivos de prueba colorimétricos contienen sustancias que cambian de color al exponerse a una sustancia determinada. ^{[ 3 ]}

Los tubos detectores de gas son tubos de vidrio rellenos de un material granular sólido que incorpora un reactivo químico que cambia de color. Existen tubos detectores para más de 300 gases, vapores y aerosoles presentes en el aire, y cada tubo es específico para uno o varios compuestos químicos. El aire puede hacerse pasar a través del tubo con una bomba manual o eléctrica para mediciones puntuales, o por difusión para mediciones a largo plazo. La concentración química generalmente se determina por la longitud de la mancha de color en el tubo, aunque algunos utilizan una comparación de la intensidad de la mancha con una tabla de colores. Su sensibilidad oscila entre el porcentaje y las partes por mil millones. ^{[ 4 ]} Las reacciones de cambio de color incluyen la producción de yodo molecular , reacciones de precipitación de sales metálicas, diversas reacciones de adición de compuestos aromáticos , reacciones redox e indicadores de pH . Otras reacciones químicas pueden ocurrir antes del cambio de color. ^{[ 5 ]} Si bien son rápidos y económicos, generalmente solo tienen una precisión del 20 %, pueden interferir con otros compuestos químicos y pueden ser sensibles a la temperatura. ^{[ 1 ] : 58–59}

Para agentes de guerra química, se pueden utilizar papeles o kits de detección especializados y tubos colorimétricos. Para agentes biológicos, el papel de proteínas y el papel de pH pueden indicar la presencia de material biológico, mientras que la identificación se puede realizar con inmunoensayos portátiles y sistemas de reacción en cadena de la polimerasa semiportátiles . ^{[ 3 ]}

Los instrumentos electrónicos de lectura directa para gases incluyen detectores de fotoionización , analizadores infrarrojos y monitores de gas . Para polvo y partículas, los instrumentos incluyen fotómetros de aerosoles y contadores de partículas por condensación . ^{[ 3 ]} Los monitores electrónicos portátiles proporcionan lecturas instantáneas, pero pueden sufrir interferencias de compuestos similares, y el usuario debe tener los conocimientos suficientes para calibrar el dispositivo e interpretar sus resultados teniendo en cuenta las limitaciones específicas del mismo. Los monitores de aire fijos no requieren operador y pueden permanecer encendidos continuamente. Los instrumentos electrónicos pueden diseñarse para detectar uno o varios gases. ^{[ 1 ] : 61}

Los monitores de gas pueden ser de uno, dos o varios gases. Algunos tipos incluyen sensores de oxígeno , sensores de explosividad para gases combustibles y sensores de gases tóxicos para sustancias como monóxido de carbono , sulfuro de hidrógeno , dióxido de nitrógeno , dióxido de azufre , cloro , dióxido de cloro , fosfina , amoníaco , cianuro de hidrógeno e hidrógeno . También se utilizan analizadores de vapor de mercurio. ^{[ 3 ]} Los sensores de gas electroquímicos utilizan una membrana porosa (normalmente de PTFE ) o un sistema capilar que permite que el gas se difunda en la celda que contiene el electrolito líquido o en gel y los electrodos, provocando un cambio en el potencial electroquímico entre los electrodos. Debido a sus bajos requisitos de energía y su pequeño tamaño, pueden utilizarse en monitores personales con funciones de dosímetro y alarma. ^{[ 6 ]}

Los detectores de fotoionización pueden monitorear continuamente sustancias químicas, pero no pueden identificarlas. ^{[ 4 ]}

Los fotómetros de aerosoles utilizan la dispersión de la luz como método de detección y, por lo general, son más ligeros, robustos y ofrecen lectura continua en comparación con otros monitores de aerosoles de lectura directa. Los fotómetros generalmente no pueden distinguir entre diferentes tipos de aerosoles, y el polvo y las gotas de agua presentes en el fondo pueden interferir con las lecturas del aerosol objetivo. Para mediciones cuantitativas, es necesario calibrar con un aerosol de índice de refracción y tamaño de partícula similares al que se está midiendo. ^{[ 7 ]}

Para agentes de guerra química, se pueden utilizar espectrómetros de movilidad iónica , sensores de ondas acústicas superficiales y cromatógrafos de gases-espectrómetros de masas (GC/MS) portátiles o montados en furgonetas. ^{[ 3 ]} Los instrumentos GC/MS portátiles son capaces de detectar sustancias a nivel de partes por mil millones a partes por billón, incluyendo narcóticos , explosivos, productos químicos industriales peligrosos y agentes de guerra química. ^{[ 8 ]} Para agentes biológicos , algunos instrumentos pueden indicar la presencia de material biológico, como analizadores de partículas, fluorómetros para ADN, luminómetros para ATP y colorímetros para proteínas. ^{[ 3 ]}

Para partículas , se suelen utilizar filtros de cloruro de polivinilo (PVC) para la recolección de muestras. ^{[ 2 ] [ 9 ]} Otros materiales de filtro de membrana incluyen politetrafluoroetileno (PTFE), copolímeros y ésteres de celulosa mixtos . Además, se pueden utilizar filtros de cuarzo o fibra de vidrio para mercaptanos y gases de escape diésel , y los filtros de policarbonato de poro recto son adecuados para microscopía electrónica y análisis de fluorescencia de rayos X. ^{[ 9 ]}

El método de análisis influye en el tipo de filtro utilizado. Para el análisis gravimétrico , se seleccionan materiales no higroscópicos porque sus masas se ven menos afectadas por los cambios de humedad. Para la microscopía, se prefieren las membranas de éster de celulosa o policarbonato, ya que las primeras pueden volverse transparentes, mientras que las segundas tienen una superficie de recolección lisa. Para los bioaerosoles recolectados para su cultivo, los filtros de gelatina facilitan la transferencia de las muestras a los medios de cultivo , pero son frágiles. Los impactadores también son útiles para los bioaerosoles, ya que recolectan las muestras en un líquido para evitar que pierdan su viabilidad. ^{[ 10 ]}

El muestreo generalmente distingue entre polvo total, inhalable, torácico y respirable. Estas categorías corresponden a la profundidad a la que se depositan las partículas en el pulmón, siendo la fracción respirable lo suficientemente pequeña como para depositarse en su región de intercambio gaseoso . ^{[ 2 ] [ 10 ]} La selección del tamaño de partícula puede determinarse mediante el uso de un dispositivo ciclónico ; dado que el caudal de aire también afecta la selección del tamaño, la calibración de la bomba es importante. ^{[ 2 ]} Otro dispositivo de selección de tamaño es un impactador, donde la corriente de aire fluye a través de una boquilla hacia una superficie de impacto, donde las partículas más grandes impactan la superficie, mientras que las partículas más pequeñas se desvían y permanecen en la corriente de aire. En algunas aplicaciones, los impactadores se utilizan simplemente para eliminar las partículas más grandes antes de la recolección o caracterización. Para los bioaerosoles, también pueden utilizarse como dispositivos de recolección, como en un impactador Andersen donde las placas de Petri se utilizan directamente como superficies de impacto. ^{[ 10 ]}

Se pueden tomar muestras a granel de contaminantes sospechosos para compararlas con muestras de aire o para análisis adicionales que requieran más material. Se pueden usar muestras en blanco de campo como control negativo para determinar si se produjo contaminación antes del análisis o durante la manipulación, el envío o el almacenamiento de la muestra. ^{[ 2 ] [ 9 ]}

Para vapores y gases orgánicos, se pueden utilizar tubos de muestreo con adsorbentes sólidos, empleando carbón activado y otros adsorbentes como medio de muestreo, junto con una bomba activa. ^{[ 2 ]} El carbón activado es el adsorbente más común, aunque también se utilizan otros adsorbentes típicos como gel de sílice , polímeros porosos , adsorbentes carbonáceos sintéticos, adsorbentes recubiertos, tamices moleculares y tubos de desorción térmica . ^{[ 9 ]}

Los muestreadores difusivos, también conocidos como monitores pasivos o detectores, no requieren bomba, pero son menos precisos y sensibles. ^{[ 2 ]} Estos detectores de vapor son más precisos que los tubos de difusión , pero deben analizarse en un laboratorio, requieren la recopilación de datos sobre las condiciones ambientales, como la temperatura y la humedad relativa, y suelen ser más caros. Los detectores de vapor están disponibles para un número limitado de sustancias químicas, pero algunos de los disponibles incluyen formaldehído , vapores orgánicos , óxido de etileno , mercurio y óxido nitroso . ^{[ 1 ] : 60}

Los impactadores y burbujeadores recogen muestras en un fluido; son especialmente útiles en ambientes de alta humedad. ^{[ 2 ]}

Las bolsas de muestreo de gases se utilizan a menudo para muestrear dióxido de carbono , monóxido de carbono y óxido nitroso, así como muestras de aire completas para investigaciones de tipo forense. ^{[ 2 ]}