Un tubo de difusión es un dispositivo científico que toma muestras pasivas de 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 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 tubo pequeño, hueco, generalmente transparente, de plástico acrílico o polipropileno , de aproximadamente 70 mm de largo, con una tapa en cada extremo. Una de las tapas (de color blanco) se quita por completo para activar el tubo (en el caso del muestreo de dióxido de nitrógeno ) o contiene un filtro que permite que entre solo el 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 que se está estudiando cuando ingresa al tubo. [7] Los tubos que funcionan de esta manera también se conocen como tubos Palmes en honor a su inventor, el químico estadounidense Edward Palmes, [8] [9] quien describió el uso de un tubo de este tipo como un sensor personal de calidad del aire en 1976. [10]
Durante el funcionamiento, el tubo se abre y se fija verticalmente con bridas a algo parecido a un poste de luz o una señal de tráfico, con el extremo abierto hacia abajo y la tapa de color cerrada en la parte superior. El gas que se está controlando, que se encuentra en una concentración más alta en la atmósfera, se difunde hacia el fondo del tubo y es rápidamente absorbido por la tapa química. A medida que se absorbe, el proceso de difusión continúa. Después de un período de tiempo fijo (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 que se está estudiando se puede calcular utilizando la cantidad capturada y las leyes de difusión de Fick . [11]
Los tubos de difusión se pueden utilizar para muestrear varios gases diferentes, 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. Los tubos de dióxido de nitrógeno utilizan trietanolamina, TEA, como sustancia química absorbente (reactivo), por ejemplo, mientras que los tubos de sulfuro de hidrógeno son opacos (en lugar de transparentes) para evitar que la luz ultravioleta degrade las sustancias químicas del interior. Algunos tipos de tubos pueden muestrear varios gases al mismo tiempo.
Los tubos de difusión son razonablemente precisos, relativamente baratos, fáciles de usar, extremadamente compactos, pasivos (no necesitan fuente de energía) y tienen una vida útil bastante larga; con una colocación cuidadosa, se pueden instalar más o menos en cualquier lugar, en interiores o 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 monta una serie de tubos exactamente en el mismo lugar durante meses consecutivos del año para permitir comparaciones a más largo plazo de los niveles de contaminación. También es común que las autoridades locales monten una serie de 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 en su lugar durante días o semanas, no indican fluctuaciones a corto plazo del contaminante que se está estudiando, como los niveles ascendentes y descendentes de gas durante el día, la diferencia entre un día y el siguiente o entre días laborables y fines de semana, o el número de veces que se superan los niveles de contaminación recomendados mientras están en su lugar. También son mucho menos precisos que los equipos de monitoreo automatizados de alta sensibilidad que se utilizan en las cabinas de monitoreo de contaminación en las carreteras. Las fuentes de inexactitud incluyen la turbulencia del aire (causada por cosas como los movimientos del viento o los acondicionadores de aire), la contaminación de los sistemas de ventilación de los edificios, la luz ultravioleta (teóricamente absorbida por el tubo de plástico) y otros contaminantes. [7]