Nuevas metodologías analíticas y de interpretación de datos para la evaluación de la contaminación atmosférica por ozono troposférico y precursores

Abstract

La presente Tesis Doctoral se centra en el desarrollo y aplicación de nuevas metodologías analíticas portátiles, miniaturizadas y de bajo coste para la determinación descentralizada de ozono troposférico y de sus precursores, como es el dióxido de nitrógeno. Asimismo, se pretende aplicar procedimientos de interpretación de datos de ozono y precursores para estudiar el comportamiento de estos contaminantes en nuestra región. En la primera parte del trabajo, se desarrolló una novedosa metodología analítica para la determinación de ozono troposférico. Este método se basó en el muestreo pasivo de ozono en electrodos serigrafiados de carbono modificados químicamente, seguido de la medición indirecta del ozono mediante voltamperometría de onda cuadrada. Por otro lado, se abordó el desarrollo y validación de metodologías colorimétricas para la determinación de ozono troposférico y dióxido de nitrógeno en el aire ambiente. Estos métodos se basaron en el análisis de imágenes digitales captadas a discos de muestreo impregnados con un reactivo químico, utilizando como instrumento de medida la cámara de un smartphone. En la segunda parte, se identificaron y caracterizaron los episodios de alta concentración de ozono troposférico ocurridos en Extremadura durante el período 2014 – 2015. Finalmente, se evaluó el efecto del confinamiento debido a la COVID-19 en los niveles de ozono troposférico y precursores (dióxido de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles) medidos en unidades de vigilancia suburbanas y rurales de Extremadura.

This Doctoral Thesis focuses on the development and application of new portable, miniaturised and low-cost analytical methodologies for the decentralised determination of tropospheric ozone and its precursors, such as nitrogen dioxide. It also aims to apply procedures for the interpretation of ozone and precursor data to study the behaviour of these pollutants in our region. In the first part of the work, a novel analytical methodology for the determination of tropospheric ozone was developed. This method was based on passive sampling of ozone on chemically modified carbon screen-printed electrodes, followed by indirect measurement of ozone by square wave voltammetry. On the other hand, the development and validation of colorimetric methodologies for the determination of tropospheric ozone and nitrogen dioxide in ambient air was approached. These methods were based on the analysis of digital images captured from sampling discs impregnated with a chemical reagent, using a smartphone camera as a measuring instrument. In the second part, the episodes of high tropospheric ozone concentration that occurred in Extremadura during the period 2014 - 2015 were identified and characterised. Finally, the effect of COVID-19 lockdown on tropospheric ozone levels and precursors (nitrogen dioxide and volatile organic compounds) measured in suburban and rural monitoring units in Extremadura was evaluated.