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Proponen medir la calidad del aire con el teléfono móvil

Eduardo Pinilla Selena Carretero Peña y María Cerrato ÁlvarezInvestigadores de la UEx trabajan en el desarrollo de herramientas accesibles que proporcionen información inmediata sobre los niveles y el origen de material particulado (PM) y de ozono troposférico en el aire.

Una investigación llevada a cabo por el grupo de Análisis Químico del Medio Ambiente (AQUIMA), coordinado por Eduardo Pinilla Gil, profesor titular de Química Analítica, y que estudia la contaminación ambiental, propone la detección de material particulado (PM10, partículas con diámetros 10 µm y menores) y de ozono troposférico en el aire con herramientas de bajo coste y el teléfono móvil. Este estudio forma parte del trabajo de investigación de las científicas Selena Carretero-Peña y María Cerrato-Álvarez en el marco de su doctorado en la Universidad de Extremadura.

El objetivo de la técnica propuesta por la UEx es apoyar la monitorización de la calidad del aire mediante el análisis digital de imágenes de muestras diarias capturadas con la cámara del teléfono móvil. Según explica el investigador Eduardo Pinilla, se pretende que el experto “obtenga de forma inmediata una idea de la concentración de partículas o de ozono en el aire en una zona determinada; una aproximación que será posteriormente confirmada por el laboratorio”.  Proporciona, por tanto, una medición rápida y descentralizada de los niveles de ozono y partículas con una fiabilidad adecuada, según el estudio. 

El procedimiento es muy sencillo. Los investigadores capturan la imagen de la muestra con el teléfono móvil y realizan un análisis digital del espacio del color de la fotografía, relacionándolo con la concentración de la partícula. Las imágenes se tomaron colocando los filtros de fibra de vidrio con la muestra dentro de una caja diseñada para mantener el control y condiciones de luz reproducibles. La captura de imagen y su análisis digital es el procedimiento común a las dos técnicas desarrolladas para detectar el material particulado y el ozono, con la diferencia de que en el caso del ozono troposférico, la clave de la concentración está en la degradación del color azul, según el estudio publicado en Estos resultados se han publicado recientemente en la revista Microchemical Journal.  Hacen reaccionar el ozono con el reactivo indigotrisulfonato, y observan la degradación del color azul, ya que a medida que el filtro absorbe ozono se degrada el color. La complejidad de la composición del material particulado - que presenta gran variedad de componentes antropogénicos como metales pesados y compuestos orgánicos volátiles - hace la interpretación de intensidad de colores más diversa, de acuerdo con los resultados publicados en la revista Sensors. 

La ventaja de estas técnicas, además de su bajo coste y rapidez, es que proporciona información de muestras capturadas en localidades urbanas y rurales pertenecientes a la red Red Extremeña de Protección e Investigación de la Calidad del Aire (REPICA), a la que los investigadores de AQUIMA prestan apoyo científico técnico desde hace años a través de un convenio de colaboración interadministrativo UEx - Junta de Extremadura. “Disponemos de diferentes fuentes locales de emisión de partículas y, además, somos capaces de detectar la presencia de fuentes remotas como polvo del Sáhara”, matiza Pinilla. Durante el presente estado de alerta, la red regional de vigilancia de la calidad del aire se mantiene en estado de operación normal con el apoyo de la UEx, al haber sido declarada servicio básico por la Junta de Extremadura.

Los resultados del monitoreo de los niveles de ozono troposférico y de material particulado llevados a cabo durante un año, a través de la combinación de muestreo pasivo y análisis digital de imágenes tomadas con el teléfono, demuestran el potencial del método como herramienta auxiliar de apoyo a los análisis de la calidad del aire.

Referencia: 

Carretero-Peña S, Calvo Blázquez L, Pinilla-Gil E. Estimation of PM10 Levels and Sources in Air Quality Networks by Digital Analysis of Smartphone Camera Images Taken from Samples Deposited on Filters. Sensors (Basel, Switzerland). 2019 Nov;19(21) DOI: 10.3390/s19214791.

Maria Cerrato-Alvarez, Samuel Frutos-Puerto, Conrado Miró-Rodríguez, Eduardo Pinilla-Gil. Measurement of tropospheric ozone by digital image analysis of indigotrisulfonate-impregnated passive sampling pads using a smartphone camera, Microchemical Journal, Volume 154, 2020, 104535, ISSN 0026-265X, https://doi.org/10.1016/j.microc.2019.104535.

 

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