Desarrollo y aplicación de metodologías analíticas para la determinación y especiación de elementos contaminantes en deposiciones atmosféricas

Abstract

El desarrollo, optimización y validación de métodos analíticos para la determinación de contaminantes químicos en muestras atmosféricas, y la aplicación de procedimientos quimiométricos para la interpretación de los resultados son líneas de investigación de gran interés, ya que constituyen herramientas indispensables para la caracterización de la contaminación atmosférica, tanto en cuanto a la identificación de los contaminantes como al estudio de su origen, distribución, concentración y evolución.

En esta tesis, se abordó en primer lugar una caracterización por ICP-MS del perfil de elementos en distintos tipos de muestras de deposición atmosférica recogidas en una zona industrial, en concreto el área de Puchuncaví-Ventanas en Chile, interpretándose el impacto de la contaminación mediante herramientas quimiométricas de asignación de fuentes y series temporales. En esta parte del trabajo se validó el empleo de un nuevo tipo de colector pasivo de deposición total atmosférica para la especiación de las fracciones soluble e insoluble de la deposición.

Seguidamente, se abordó el desarrollo de diversos tipos de metodologías electroanalíticas basadas en electrodos serigrafiados y potenciostatos portátiles para la medida “in situ” de la deposición atmosférica de metales pesados, tanto en la zona de estudio como en otras potencialmente afectadas por la contaminación atmosférica. Se evaluó su aplicabilidad sobre la deposición total.

Finalmente, se exploró la conexión de dispositivos electroanalíticos basados en electrodos serigrafiados y potenciostatos portátiles, a los colectores pasivos de deposición atmosférica, con el objetivo de disponer de sistemas automatizados de medida potencialmente útiles para monitorización autónoma de metales pesados en la deposición atmosférica soluble.

The development, optimization and validation of analytical methods for determination of chemical contaminants in air samples and the application of chemometric procedures for the interpretation of results are research lines of great interest because they are indispensable tools for the characterization of air pollution, both in terms of identification of pollutants and the study of their origin, distribution, concentration and evolution.

In this thesis, an ICP-MS characterization of the profile of elements has been conducted in different types of atmospheric deposition samples collected in an industrial zone, specifically the area of Puchuncaví-Ventanas in the V Region of Chile. The impact of pollution has been assessed by chemometric tools for source assignment and time series, correlating the measurements performed in each sample type. In this part of the work, a new type of passive collector of total atmospheric deposition, modified with a quartz fiber filter for the speciation of soluble and insoluble fractions of deposition was validated

Next, the development of different types of electroanalytical methodologies based of screen-printed electrodes and portable potentiostat has been addressed for “in situ” measurement of atmospheric deposition of heavy metals, both in the study area as in others potentially affected by air pollution.

Finallly, we have explored the connection of electroanalytical devices based on screen-printed electrodes and portable potentiostat, with the atmospheric total deposition collectors, with the objective of developing automated systems, potentially useful for autonomous monitoring of heavy metals in soluble atmospheric deposition.