En muchos casos, es fácil sospechar que una región tiene un problema importante de calidad de aire basándose en el sentido común. Material particulado, ozono, compuestos orgánicos volátiles, y óxidos de nitrógeno y azufre contribuyen todos en los impactos sobre visibilidad y pueden tener un olor distintivo también. Consecuentemente, los residentes de una determinada región pueden percibir una bruma persistente o un olor inusual en ciertos momentos del año que los lleva a concluir que el aire que respiran está, de alguna manera, en una situación comprometida. En suma a lo anterior, ciertos compuestos orgánicos volátiles a menudo asociados con formación de ozono pueden crear una sensación de quemadura en los ojos y el pecho. En algunos casos menos frecuentes tales como en Donora, Pennsylvania, a fines de los 1940 y Londres, Inglaterra, a inicios de 1950, los residentes pueden experimentar episodios de contaminación donde miles de muertes y hospitalizaciones ocurren, resultando en hospitales y morgues sobrecargados, junto a una visibilidad reducida y dificultades para respirar.

Sin embargo, los sentidos humanos no son capaces de detectar los niveles de contaminación del aire, y la contaminación atmosférica puede existir a niveles que pueden impactar la salud pública y el bienestar sin ser siquiera remotamente percibidos por los sentidos humanos. Por el contrario, episodios de neblina pueden ser interpretados por el público como episodios de alta contaminación del aire cuando en realidad existe muy poca. Debido a esto, un programa basado en aspectos científicos más rigurosos son necesarios para monitorear el aire con el objeto de:

• Comprender la situación general de calidad de aire en la región

• Determinar cómo la contaminación del aire puede impactar la salud pública y el bienestar social

• Evaluar cómo los niveles de contaminación del aire pueden estar cambiando

• Entregar claves que indiquen las fuentes del problema de contaminación atmosférica

Las variadas facetas del monitoreo del aire son discutidas en el Capítulo 4. El propósito de esta sección es introducir el concepto de cómo desarrollar una estructura de gestión de calidad del aire.

Antes de avanzar hacia las modernas tecnologías de monitoreo de calidad del aire es conveniente considerar que existen algunos casos en los cuales los sentidos han sido usados efectivamente para estimar ciertos tipos de contaminación atmosférica. En el caso de olores, hay demasiados contaminantes que producen olor como para lograr deducir una concentración aceptable para cada contaminante posible. Una alternativa ha sido crear un dispositivo que diluye aire contaminado con aire limpio. Este dilutor es diseñado para que pueda ajustarse de manera que el usuario pueda diluir el aire hasta el punto en el cual la nariz humana es incapaz de detectar el olor. La cantidad de dilución requerida es un indicador de la fuerza del olor. Una forma común y efectiva para evaluar visibilidad es determinar la distancia a la cual objetos grandes pueden ser distinguidos. En este caso, un puesto de observación es montado de manera que edificaciones grandes o montañas sean visibles en la distancia. El observador anota los objetos más distantes que pueden ser distinguidos. Sabiendo la distancia de este objeto con el puesto de observación hace posible estimar el “rango visual” asociado con la calidad del aire. Muchos aeropuertos usan este enfoque para estimar el rango visual.

Las tecnologías de monitoreo del aire pueden variar desde métodos manuales que usan pequeños tubos de vidrio a través de los cuales las muestras de aire son arrastradas, hasta sofisticados sistemas electrónicos que monitorean los niveles de calidad del aire en intervalos de segundo a segundo. Mientras que el uso de tubos de vidrio es relativamente sin costo y puede ser útil en algunos casos, los modernos sistemas electrónicos son el enfoque preferido para establecer los niveles de los contaminantes más comunes. Existe un amplio rango de tecnologías disponibles para medir los niveles de contaminación del aire. La determinación de cuál es la mejor opción para monitorear un compuesto en particular no es siempre obvia. No obstante, aspectos tales como la estabilidad del equipamiento, facilidad de utilización, y consideraciones de costo, hacen que ciertos monitores hayan sido favorecidos para ser usados en el monitoreo actual de los contaminantes más comunes. Espectrómetros de absorción infrarroja no dispersiva son típicamente usados para monitorear los niveles de monóxido de carbono y dióxido de carbono, y ocasionalmente compuestos de hidrocarburos. Dispositivos fotométricos ultravioleta son normalmente preferidos para ozono y monitoreo de óxidos de nitrógeno. Detectores de ionización de llama son típicamente el enfoque preferido para medir compuestos de hidrocarburos; pero técnicas cromatográficas pueden ofrecer una mejor especiación. Tecnología digital moderna ha permitido a las compañías y agencias de gobierno ensamblar colecciones de monitores que miden todos los contaminantes clásicos segundo a segundo, para luego grabar y transmitir esta información a una unidad central, y calibrar los equipos diariamente con muy poca intervención humana.

El monitoreo de material particulado requiere mayor interacción humana con el equipamiento de medición, pero esto también está cambiando. La forma tradicional de medir material particulado es hacer pasar una cantidad conocida de aire a través de un filtro y luego pesar el elemento filtrante para medir el incremento en peso debido al material particulado filtrado desde el aire. La forma en la cual el aire es enviado al monitor puede afectar el rango de tamaño de las partículas que están siendo recolectadas. Por lo tanto, el material particulado puede ser dividido en diferentes fracciones de tamaño. Equipos modernos son capaces de efectuar mediciones segundo a segundo usando, por ejemplo, el cambio de la tasa de vibración de un filamento de cristal o la atenuación de radiación beta a medida que las partículas son colectadas en una placa. Finalmente, dispersión lumínica ha sido usada para estimar niveles de particulado usando láser de corto y largo rango. Sin embargo, el uso de dispersión lumínica para estimar masa de partículas aún está en debate.

En los Estados Unidos, métodos de referencia específicos han sido establecidos para el monitoreo de contaminantes atmosféricos de manera que exista consistencia entre las metodologías usadas en actividades de medición desarrolladas por distintos grupos en la industria, gobierno e investigación. Estos métodos de referencia incluyen requerimientos de calibración y mantención así como una definición de los equipos a usar. Los métodos de referencia de USEPA pueden ser encontrados en http://www.epa.gov/ttn/amtic/criteria.html al momento de preparar este manual.

Antes que los métodos y procedimientos fueran establecidos en los Estados Unidos, una gran variedad de diferentes equipamientos fueron empleados y la calibración y mantención de éstos era inconsistente. La información recolectada antes de 1976 en los Estados Unidos cae en esta categoría y se sospecha que esto se produjo por la mala calidad de los equipos usados junto a pobres procedimientos de mantención y calibración que eran empleados. El establecimiento de métodos de referencia para el monitoreo de la contaminación, acompañado de requerimientos de calibración y mantención son críticos para ofrecer información confiable de monitoreo del aire.

La ubicación de estaciones de monitoreo puede llegar a ser muy compleja. Monitores de aire tienden a ser usados para lograr uno de cuatro propósitos. En primer lugar, los monitores de aire pueden ser usados para observar los niveles más altos de los contaminantes de interés; segundo, éstos pueden ser usados para registrar los valores típicos o promedio a los cuales el público está expuesto; tercero, pueden ser usados para rastrear el impacto de las fuentes de contaminación atmosférica; y cuarto, pueden ser usados para establecer los niveles naturales o de línea base de un contaminante en la región. No es inusual designar estaciones de monitoreo de aire como ‘peak’, área, tendencia, línea base, o estaciones para propósitos especiales. Financiamiento para monitoreo del aire es virtualmente siempre limitado. Entonces, una determinación debe hacerse según el propósito de cada estación, de manera que pueda ser localizada adecuadamente. La USEPA ha fijado estándares para el número de monitores que deberían ser establecidos en un área urbana basándose en su tamaño, población, y problemas de contaminación atmosférica. Las discusiones más recientes de USEPA sobre monitoreo están disponibles en http://www.epa.gov/particles/pdfs/naam_strategy_20051222.pdf, en un documento preliminar denominado “National Ambient Air Monitoring Strategy”.