EL SEM EN LA EVALUACION DE LA CALIDAD DEL AIRE A PARTIR DEL TRATAMIENTO ESTADISTICO DE SISTEMAS PM10

MARIA JULIA YAÑEZ; GUTIERREZ AYESTA CECILIA; ; CANO CARINA CONSUELO; CARLOS JONES.; ANA JULIA AVILA; FERNANDA VILLARREAL ; LILIANA GARCÍA ; M. DE LA PAZ GUILLON ; ALICIA HERNÁNDEZ ; ALICIA QUINTANA

San Carlos de Bariloche

Congreso; 4° Congreso SAMIC 2016; 2016

Instituto Balseiro

Las partículas atmosféricas con tamaños menores a 10 micras (PM10) son objeto de estudio para el control de la calidad del aire dada su potencial incidencia sobre la salud humana [1]. La caracterización de estas partículas empleando Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) y análisis de imágenes (IA) es ampliamente utilizada para estudiar forma, tamaño, composición química elemental y origen de las mismas [2].Es frecuente en estudios de sistemas particulados por SEM caracterizar los tamaños de las partículas mediante su media aritmética. Sin embargo, en sistemas PM10 este promedio puede conducir a interpretaciones erróneas sobre la calidad del aire y, por ende, su incidencia en la salud, debido a la dispersión y asimetría que frecuentemente presentan estos sistemas en la distribución de los tamaños de las partículas. Por esta razón, el análisis estadístico adecuado de los datos es de vital importancia para obtener medidas representativas de la muestra analizada, que conduzcan a resultados confiables.El objetivo de este trabajo es presentar los análisis realizados, conclusiones obtenidas y recomendaciones para el tratamiento estadístico de una muestra de partículas atmosféricas colectadas en la ciudad de Bahía Blanca, a partir de la información obtenida por SEM e IA. Se trabajó sobre una muestra PM10 colectada sobre un filtro de Policarbonato Millipore de 0,8 µm ATTP utilizando un muestreador de bajo volumen Air Metrics, Modelo MiniVol Portable Sampler. Una sección del filtro de 1cm x 1cm se montó sobre un portamuestras de aluminio y posteriormente se metalizó con oro en un sputtrer coater (SPI). La observación se realizó en un SEM marca LEO EVO 40-XVP. Se trabajó con dos magnificaciones diferentes (3.500x y 20.000x) a fin de tener mayor precisión en la medición de las partículas. La Imagen 1 muestra una vista general a 3.500x (área 5636,8 um2). La misma fue dividida en 30 cuadrículas de 187 um2 aproximadamente. Este valor corresponde al área de cada imagen tomada a 20.000x. La Imagen 2 muestra el detalle de lo observado en una cuadrícula. El procesamiento y análisis de imágenes fue llevado a cabo mediante el software Analysis Pro. Se seleccionó como descriptor de tamaño al diámetro medio. En la foto a 3.500x se detectaron partículas con diámetro medio mayores 0,26 µm. Este tamaño se seleccionó como limite inferior de detección, en función de la visibilidad de las partículas pequeñas y la precisión al medirlas a esta amplificación. En las fotos a 20.000x se detectaron partículas con diámetros menores al límite fijado.El análisis estadístico exploratorio de datos reveló que los tamaños de las partículas no se ajustaban a modelos de probabilidad conocidos, observándose una marcada dispersión y asimetría, originada en una alta proporción de partículas muy pequeñas. En la Imagen 3 se observa el histograma del diámetro del total de partículas detectadas visiblemente asimétrico a derecha. Surgió entonces la conveniencia de estratificar las partículas PM10 de acuerdo a su tamaño en: ultrafinas (menores a 1 micra), finas (entre 1 y 2,5 micras) y gruesas (entre 2,5 y 10 micras) [3]. Del análisis estadístico de cada uno de los estratos surgió la propuesta de caracterizar los tamaños mediante percentiles, los cuales brindan información del tamaño de las partículas complementada con el porcentaje que abarca. De la tabla 1 se observa que, si bien la proporción de partículas finas y gruesas apenas representan el 3,77% de la muestra total, como estas fracciones agrupan a las partículas más grandes, el tamaño promedio (0,3162) supera al percentil 75 (0,25), con lo cual este promedio pierde representatividad en el conjunto de datos. Dado que las partículas ultrafinas son las más riesgosas para la salud y, en esta muestra, representa al 96,27% de la muestra total, la estratificación por tamaño es altamente recomendable. De la tabla se desprende que, por ejemplo, el percentil 25 para las ultrafinas indica que el 25% de estas posee un tamaño inferior a 0,13, mientras que el percentil 75 señala que el 75% de ellas tiene un tamaño inferior a 0,24.