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Número 16 Vol. 2 (2016)
ESTIMACIÓN DEL GRADO DE CONTAMINACIÓN DE MA-
TERIAL PARTICULADO ATMOSFÉRICO Y SEDIMENTABLE
EN EL LABORATORIO DE SERVICIOS AMBIENTALES DE LA
UNACH
1Universidad Nacional de Chimborazo (UNACH); Av. Antonio José de Sucre Km 11/2 vía a Guano; Rio-
bamba-Ecuador.
* Autor para correspondencia: gpatosl@hotmail.com
Guido-Patricio Santillán-Lima*1; Diego-Armando Damián-Carrión1; Marco-Vinicio Rodrí-
guez-Llerena1; Silvia-Hipatia Torres-Rodríguez1; Franklin-Enrique Cargua-Catagña1; Santia-
go-Manuel Torres-Barahona1
El material particulado (MP) es una mezcla heterogénea de partículas líquidas y sólidas suspendidas
en el aire que presentan tamaños diferentes, entre ellos 2.5 y 4 μm. La presencia de estas partículas
está relacionada con diversos daños al sistema cardiorrespiratorio. La presente investigación se rea-
lizó en el Laboratorio de Servicios Ambientales de la Universidad Nacional de Chimborazo (LSA-
UNACH), con el propósito de evaluar el grado de contaminación por material particulado atmosféri-
co (MPA) y material particulado sedimentable (MPS). El MPA de 2.5 y 4 µm se midió con el equipo
DustTrak™ II y el MPS se determinó por el método de muestreo pasivo para polvo sedimentable,
realizándose 12 análisis por cada reactivo HACH® (fósforo, nitritos, nitratos y sulfatos), obteniendo
48 análisis diarios durante un mes de muestreo. Los resultados fueron comparados con los límites
máximos permisibles (LMP) establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la le-
gislación ecuatoriana. Se encontró una media diaria de MPA de 10 µg/m
3
y de 14.8 µg/m
3
para el
MP
2.5
y MP
4
respectivamente, valores superiores a los LMP. Esto indica condiciones alarmantes en
el LSA-UNACH.
Palabras Claves: Cámara de aislamiento, Contaminación, DustTrak™ II, Material particulado at-
mosférico, Material particulado sedimentable.
KeyWords: Isolation chamber, Contamination, DustTrak™ II, Atmospheric particulate mat-
ter, Settleable particulate material.
Particulate matter (PM) is a heterogeneous mixture of liquid and solid particles suspended in the air
that have different sizes among which are 2.5 and 4 μm. The presence of these particles is related
with various cardiorespiratory system damage. This research was conducted at the Environmental
Services Laboratory of Universidad Nacional de Chimborazo (LSA-UNACH), in order to assess
the degree of contamination by atmospheric PM (APM) and settleable PM (SPM). To determine the
APM of 2.5 and 4µm was used the DustTrak™ II equipment and SPM was measured by passive
sampling method for settleable dust, performing 12 analysis for each HACH® reagent (phosphorus,
nitrites, nitrates and sulfates), obtaining 48 daily tests during a month sampling. The results were
compared with the maximum permissible limits (MPL) established by the World Health Organiza-
tion (WHO) and the Ecuadorian legislation it was found a daily average of 10 µg/m
3
and 14.8 µg/
m
3
for him SPM
2.5
and SPM
4
respectively. Finding in both cases excess in permissible limits, which
indicates alarming conditions in the LSA-UNACH.
R
esumen
A
bstract
Revista Cientíca
ISSN 1390-5740
ISSN 2477-9105
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INTRODUCCIÓN
Es importante desarrollar estudios en
relación a las condiciones de seguridad
en instituciones de educación superior,
fábricas, industrias, entre otras, para de-
terminar el potencial de riesgo al que es-
tán expuestos los trabajadores respecto
a agentes químicos, físicos y biológicos
presentes en cada área laboral (1). Uno
de los problemas frecuentes es la expo-
sición del personal a elevadas concen-
traciones de material particulado (MP),
que aumenta el riesgo de eventos isqué-
micos agudos, altera la función autonó-
mica e incrementa el riesgo de arritmias
(2), dando lugar también a enfermeda-
des oncológicas y emergentes (3).
El MP es una mezcla heterogénea de
partículas líquidas y sólidas suspendidas
en el aire, de diferentes tamaños (4), que
pueden ser emitidas mediante dispersión
mecánica del material orgánico y a tra-
vés de la combustión no controlada (5).
En ambientes cerrados, como algunas
instituciones, el MP se produce por ac-
tividades humanas o una organización
laboral deciente (6). Por el contrario, el
llamado polvo atmosférico (MPS) con-
siste en pequeñas partículas suspendidas
en el aire que debido a su peso descien-
den sobre la supercie solidicándose
(7). Según la Normatividad Nacional e
Internacional de la Organización Mun-
dial de la Salud (OMS), los LMP para
la salud humana son de 0,5 mg/cm
2
/mes
(8), mientras que para el Centro Pana-
mericano de Ingeniería Sanitaria y Cien-
cias del Ambiente (CEPIS) los LMP son
de 1 mg/cm
2
/mes (9).
El MP es considerado para algunos au-
tores como un catalizador para muchas
reacciones químicas atmosféricas, in-
uyendo en los procesos climáticos y la
salud humana (10). El MP, por ser de di-
mensión, forma y constitución variada,
se ha clasicado de acuerdo a su diáme-
tro aerodinámico, agrupándose en partí-
culas nas y gruesas, 2.5 y 10 μm respectivamente (11).
El MP con diámetro menor o igual a 10 μm (MP
10
) ingre-
sa al organismo mediante las vías respiratorias afectando
al sistema respiratorio (12), las partículas con dimensión
de 2.5 μm (MP
2.5
) casi 100 veces más delgadas que un ca-
bello humano, son respirables en un mayor porcentaje y
en grandes cantidades afectan la tráquea, los bronquios y
bronquiolos (13). Las partículas más pequeñas (0.5 μm)
pueden penetrar los mecanismos de defensa del sistema
respiratorio y depositarse en los alvéolos pulmonares, te-
niendo graves consecuencias (14). Los límites máximos
permitidos (LMP) en la legislación ecuatoriana son 15
µg/m
3
(promedio anual) y 65 µg/m
3
(promedio 24 ho-
ras), para MP2,5 y 50 µg/m3 (promedio anual) 150 µg/
m3 (promedio 24 horas), para MP
10
(8). Estos valores
son equiparables con los existentes en la mayoría de los
países latinoamericanos e, incluso, con los jados por la
Agencia Estadounidense de Protección Ambiental (USE-
PA) (15).
El presente estudio tiene como objetivo medir la cantidad
de MP a n de cumplir las normativas e implementar, de
ser necesario, el uso de Equipos de Protección Personal
(EPP), para prevenir riesgos laborales en el laboratorio
de servicios ambientales (LSA-UNACH). Esto, porque
es necesario que una institución de educación superior
como esta cuente con adecuadas condiciones laborales
para los laboratoristas, ayudantes y personal de apoyo,
dado que se encuentran expuestos a contaminación por
reactivos químicos en polvo (fósforo, nitratos, sulfatos,
nitritos, etc.), tanto por manipulación directa como indi-
recta (16).
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de Estudio
El presente trabajo de investigación se realizó en la Uni-
versidad Nacional de Chimborazo (UNACH), Facultad
de Ingeniería, (LSA), ubicada en el Campus Universita-
rio vía Guano en una latitud 9817275 y longitud 762264,
coordenadas WGS 1984 UTM zona 17 Sur (Figura 1).
El bloque B de la facultad de ingeniería cuenta con un
área de 200 m2, contiene al departamento de análisis -
sicoquímicos en un área connada de 6 m2, el lugar de
trabajo es de 1 m2, su estructura es de hormigón armado
con paredes de ladrillo, pisos de cerámica, ventanas de
aluminio y vidrio, puertas de madera corredizas de hierro
por fuera y pintura de caucho. La instalación del monito-
reo del MP se efectuó a un costado de donde se realizan
los análisis de agua.
Santillán, Damián, Rodríguez, Torres R., Cargua. Torres B.
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Método analítico
Equipos
La cuanticación de MP de 4 µm y 2.5µm se determinó
mediante dos métodos: material particulado atmosférico
(MPA) y material particulado sedimentable (MPS). El
método de cuanticación de MPA es el más utilizado por
su fácil y ecaz manejo, se determina mediante el moni-
tor DustTrak™ II el cual puede medir simultáneamente
fracciones de masa y tamaño, este equipo posee un fo-
tómetro láser de dispersión de luz con registro de datos
alimentados por baterías capaces de ofrecer lecturas de
masa de MP en tiempo real, el mismo que utiliza un sis-
tema de aire de vaina que aísla el MP en la cámara óptica
para mantenerla limpia, asegurar una mayor abilidad y
garantizar un mantenimiento mínimo (18).
Determinación de Material Particulado Atmosférico
Utilizando el equipo DustTrak™ II se cuanticó el MPA
para lo cual se procedió a encender y ejecutar (ZERO
CAL) con el ltro 0 µm esto se debe realizar antes de cada
una de las lecturas con los diferentes ltros, terminada su
calibración se coloca el ltro de 4 µm y posteriormente el
de 2,5 µm y se inicia la recolección de MP el mismo que
dura 2 minutos por muestra, arrojándonos datos en (mg/
m3), los cuales se transforman a µm. La toma de lecturas
con equipo DustTrak™ II, inicia al instante de que el MP
empieza a disgregarse por el aire (Figura 2).
Determinación de Material Particulado Sedimentable
(MPS)
Para la determinación de la cantidad de MPS se consi-
deró el método pasivo empleado por Almirón et al. (19),
adaptado a nuestra investigación. Consiste en colocar dos
cajas Petri MPS 001 y MPS 002 con papel ltro previa-
mente pesado y determinada su área. Estas fueron ubica-
das en lugares con mayor probabilidad de receptar MPS
(Figura 3) donde permanecieron durante el mes de mo-
nitoreo. Luego de haber nalizado el muestreo, se pesó
nuevamente el papel ltro en la balanza analítica SAR-
TORIUS modelo BP221S, de precisión 0,0001 g (20),
posteriormente fue llevado a una estufa
para eliminar la humedad adquirida por
efectos del ambiente a 50ºC durante al
menos 24h.
La fórmula empleada, para determinar
el MPS se obtuvo del estudio realizado
por (21), se calcula realizando la dife-
rencia entre los pesos nal e inicial y di-
vidiendo para el área donde se recolecto
la muestra, obteniendo en unidades de
miligramos por centímetro cuadrado en
1 mes.
Donde:
PAS: Polvo Atmosférico Sedimentable
Pi (P. inicial): este es después de salir de
laboratorio.
Pf (P. nal): este es después de estar
expuesta el ltro durante el periodo de
muestreo.
Área del papel ltro: A= π*r2
r: 4.8 cm
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Análisis de agua
De acuerdo a (TULSMA) el nivel de cri-
terio de la calidad de fuentes de agua para
consumo humano y doméstico en nitri-
tos, nitratos y sulfatos se encuentran so-
bre los límites permisibles, a excepción
de los sulfatos (Tabla 1), siendo conside-
rados los mismos como indicadores de
contaminación orgánica de aguas super-
ciales (22), por lo contrario los límites
de descarga al sistema de alcantarillado
público (fosfatos) se encuentra sobre el
nivel permisible (Tabla 1), teniendo que
los resultados superar los límites permi-
sibles suscritos en el libro VI del texto
unicado de legislación secundaria del
ministerio del ambiente, estos ocasionan
daños a los seres humanos (23).
Material Particulado Atmosférico 4
µm (MP4)
Los valores detectados con el ltro de 4
PAS
PP
Area
fi
=
−
Se realizaron en total 12 análisis por cada reactivo
HACH® (fósforo, nitritos, nitratos y sulfatos) siguiendo
los métodos estandarizados (17), obteniendo 48 análisis
diarios durante 20 días: del 16 de junio al 11 de julio
2014, a excepción de los nes de semana.
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µm nos arrojaron valores que exceden el
límite permisible de MP en el ambiente,
encontrando concentraciones mayores a
las dispuestas por la legislación Ecuato-
riana (8) y la OMS (24).
El valor para el ltro de 4 µm se obtuvo
a partir de la relación del ltro de 10 µm,
teniendo que el límite máximo permisi-
ble para el ltro de 10 µm es de 150 µg/
m
3
para las 24 h, obteniendo para el l-
tro de 4 µm como límite máximo permi-
sible de 0.3 µg/m
3
durante los 8 minutos
de muestreo. Encontrando que los días
4 y 5 (19 y 20 de junio, respectivamen-
te) presentaron las concentraciones más
altas de MP
4
(Gráco 1) debido a que se
realizaron mayor cantidad de análisis y
se trabajó dentro de un área connada.
Entonces, a medida que aumenta el nú-
mero de análisis, aumenta la cantidad de
MP
4
corroborando los datos obtenidos
por Romero et al. (25), quien menciona
que si existe un aumento en los contami-
nantes atmosféricos, existirá un aumento
de MP pudiendo ocasionar graves daños
por inhalación, ya que las sustancias que
se utilizan en LSA-UNACH, se clasi-
can como irritantes o muy tóxicas según
su respectiva cha de seguridad (17).
Material Particulado Atmosférico 2,5
µm (MP
2,5
)
Usando el ltro de 2.5 µm, se encontró
un valor máximo de 15.6 µg/m
3
y 16.6
µg/m
3
para los días 4 y 5 (19 y 20 de
junio, respectivamente) (Gráco 2),
siendo estos los niveles más altos de
concentraciones de MP
2,5.
De acuerdo a
la legislación ecuatoriana y la OMS los
resultados exceden los límites permisi-
bles, ya que se establece como media
anual 10 µg/m
3
y media diaria 25 µg/m
3
para el MP
2,5
(24) y (8).
El mayor riesgo del MP
2,5
para la salud
es producido por la alta capacidad de pe-
netración que este tiene en el organismo
y su alta reactividad química (26). La
mayoría de estudios apuntan a que las
sustancias que mayor impacto tienen en
la salud son: carbono elemental, compuestos orgánicos,
fosfatos, sulfatos, nitratos, partículas ultranas (< 0,1
µm) y determinados metales (As, Cd, Fe, Zn, Ni) (27).
La presencia de estas sustancias implica un riesgo sobre
la salud de las personas que laboran en estos lugares (28).
Correlación de los análisis entre material particulado
atmosférico de MP
2.5
y MP
4
.
Mediante un análisis estadístico de varianza (ANOVA),
se determinó la correlación entre MP
4
y MP
2,5
. Se utilizó
el programa estadístico R versión 3.1.3 de uso libre, dis-
tribución gratuita y código abierto (29). Se encontró una
correlación signicativa de 0,03 entre las dos muestras,
con un intervalo de conanza del 95 % (Tabla 2). De ahí
que en el LSA-UNACH hay un alto grado de contami-
nación por material particulado atmosférico, tanto de 4
µm como de 2.5 µm. Estos resultados concuerdan con los
obtenidos por (30) y (31), quienes mencionan que existe
una correlación positiva y lineal entre el MP
4
y el MP
2,5
.
Material particulado sedimentable (MPS) por el mé-
todo pasivo para polvo sedimentable
De acuerdo al Centro Panamericano de Ingeniería Sani-
taria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) los resultados se
encuentran enmarcados en los límites del 1 mg/cm
2
/mes
(9), ya que las muestras (MPS 001; MPS 002) presentan
valores de 0.4 y 0.6 mg/cm
2
/mes respectivamente, mien-
tras que para la OMS el LMP de material particulado se-
dimentable es de 0.5 mg/cm
2
/mes (32). Para la OMS la
muestra 1 se encuentra dentro del LMP, contrario a la
muestra 2 (Tabla 3). Este aumento puede deberse a que
la muestra 2 se encontraba más alejada de la puerta por
donde ingresaba aire, así como del equipo DustTrak™
II, el cual absorbía el MPA, de esta manera se impedía
la suspensión de las partículas en el aire que pudieran se-
dimentarse. Además las partículas capturadas en el papel
ltro fueron fotograadas en el microscopio óptico a una
resolución de 100 X, durante los ensayos; donde se puede
apreciar la forma de las micro partículas de fosfatos (A);
nitratos (B); sulfatos (C) y nitritos (D).
CONCLUSIONES
Los valores encontrados tanto para MP4, MP2,5 y MPS
(14,8 µg/m
3
; 10 µg/m
3
y 0,6 mg/cm
2
/mes respectivamen-
te) en el LSA–UNACH superan el LMP establecido por
la OMS y la legislación ecuatoriana. Adicional se encon-
tró una correlación signicativa de 0,03 entre el MP4 y
Santillán, Damián, Rodríguez, Torres R., Cargua. Torres B.
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MP2,5. De modo que es necesario implementar una cámara de aislamiento, con el propósito de evitar
que los trabajadores sufran alguna enfermedad. Asimismo usar todas las normas de seguridad dentro
del laboratorio y equipos de protección personal (EPP).
TABLAS Y FIGURAS
Figura 1. Laboratorio de Servicios Ambientales (LSA-
UNACH).
Figura 2. Recolección de Material Particulado Atmosférico
con el equipo DustTrak™ II en el LSA-UNACH
Figura 3. Recolección de Material Particulado Sedimentable en cajas Petri (MPS 001; MPS 002) en el LSA-UNACH.
Gráco 1. Monitoreo de material particulado atmosférico (MP4).
Gráco 2. Monitoreo de material particulado atmosférico
(MP2,5).
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A
B
Figura 4. Cuatro fotografías realizadas en microscopio óptico a una resolución de 100 X A) Fosfatos; B) Nitratos; C) Sulfatos
y D) Nitritos.
C
D
Tabla 1. Concentración de nitritos, nitratos, sulfatos y fosfatos en el análisis de agua.
LMP límite máximo permisible; ppm partes por millón.
* Signicativo
Tabla 2. Correlación entre el MP2.5/MP4.
Santillán, Damián, Rodríguez, Torres R., Cargua. Torres B.
PROMEDIO (ppm) Nitratos Nitritos Sulfatos Fosfatos
69,9 1,1 186,0 42,1
LMP TULSMA
(ppm)
50 0,2 250 15
FILTRO X ́ SE S
2
SD CV p Signicancia
Total 2,5 um
10,03 0,83 13,99 3,74 37,29 0,03 *
Total 4 um
14,88 1,39 38,71 6,22 41,81
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