Respuesta transitoria de la difusión de dióxido de nitrógeno en tubos pasivos en la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bolivia

Abstract

El estudio de la contaminación atmosférica ha impulsado el desarrollo de metodologías de medición para varias sustancias gaseosas en la atmósfera natural, las cuales pueden alterar las características de la misma y afectar directamente a la biota en un área determinada y, en especial, al ser humano. Estas especies contaminantes se presentan en la atmósfera en cantidades muy bajas y su concentración depende de la interacción de las condiciones atmosféricas, así como la actividad antropogénica. Para poder detectar este rango de concentraciones en sustancias gaseosas se requieren metodologías altamente selectivas que a su vez puedan ser factibles en términos de costo y a la vez reproducibles para diferentes condiciones de operación. Una de estas metodologías, basada en el proceso de difusión de sustancias gaseosas por efecto de un gradiente de concentración denominada monitoreo pasivo por difusión, se aplica mediante el uso de pequeños tubos que permiten contener la difusión en una geometría definida y separar los contaminantes selectivamente. Los tubos pasivos de difusión (TPD) son utilizados actualmente en Bolivia dentro de la Red de Monitoreo de Calidad del Aire (Red MoniCA), que opera aproximadamente desde el año 2000 y tiene como miembros a doce municipios del país. Los TPD ofrecen un problema interesante para su modelación matemática ya que la condición de frontera para uno de sus extremos (la concentración ambiente a determinar) cambia permanentemente, ofreciendo desde el punto de vista matemático un problema de valor inicial y de frontera (IVBP) definido por una ecuación diferencial parcial (EDP) parabólica. La solución de este modelo en base a una EDP parabólica en condiciones de frontera transitorias permite entender el proceso difusivo y su desviación sobre valores experimentales y así establecer un nuevo método de verificación para series de datos históricos que la Red MoniCA va generando periódicamente. El presente estudio aborda esta problemática apoyado en recursos computacionales y valida un modelo de respuesta transitorio para TPD de dióxido de nitrógeno para su uso en procedimientos de control de calidad que actualmente se aplican en la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bolivia a través del Laboratorio de Referencia de Calidad del Aire de la UMSA.