Técnicas de medición de ozono: Métodos tradicionales frente al método de cámara de absorción con led ultravioleta como fuente de luz

Ozone Measurement Techniques: Traditional versus chamber absorption methods with ultraviolet led as light source

En este documento se encuentra una descripción de las técnicas tradicionales para la medición de ozono en la atmósfera baja, el cual se forma por el efecto de smog fotoquímico, debido a la reacción de la luz con óxidos de nitrógeno (NO) y compuestos orgánicos volátiles (VOC) como el metano producido en la descomposición de la materia orgánica. Dentro de las técnicas de medición abordadas se incluyen los fotómetros solares, el método LIDAR (Light Detection And Ranging), método de quimioluminiscencia, medidores de ozono pasivos y fotómetros con cámara de absorción. Los autores aclaran además que la técnica de absorción UV es la técnica aceptada como método de referencia por el Comité Europeo de Normalización (CEN) para el análisis y calibrado de los aparatos de medición de ozono.

1.  INTRODUCCIÓN

Como es bien sabido, el ozono se forma en la baja atmósfera por el efecto conocido como smog fotoquímico, debido a la reacción de la luz con óxidos de nitrógeno (NO_x) y compuestos orgánicos volátiles (COV), como el metano generado por la descomposición de la materia orgánica. El ozono que se encuentra en la estratósfera (capa de ozono) es formado por  fotodisociación del oxígeno molecular. Las propiedades ópticas del ozono, en relación a su espectro de absorción y emisión de radiación, juegan un papel muy importante en numerosos procesos atmosféricos, entre ellos la protección contra la fuerte radiación UV que llega del sol.

A mediados del siglo XVII, las primeras mediciones de ozono consistieron en impregnar papeles con una solución de Yoduro Potásico (IK) y almidón que eran expuestos al aire; al reaccionar con el ozono que se encontraba en el mismo producían diferentes tonos de azul, indicando así una escala comparativa de los niveles. Técnicamente, la medición de ozono, empezó en 1924 con el científico británico Gordon Miller Bourne Dobson. En este año Dobson utilizó un prisma para descomponer el rayo solar en su espectro y utilizando registros fotográficos pudo determinar la intensidad de radiación en el espectro total solar por encima de 295 nm (Cuevas, 1995).

Los fotómetros solares, como el Dobson, toman la luz directamente del sol, la descomponen en su espectro y con fotodetectores miden la absorbancia en determinadas longitudes de onda. Los medidores de ozono que utilizan el método de cámara de absorción no toman la luz directa del sol, sino que la generan en el mismo medidor y la hacen pasar por una cámara por donde se hace pasar al mismo tiempo la muestra, y al final miden su intensidad.

En el método LIDAR se emite un haz de luz que interactúa con el medio o el objeto bajo estudio, como el ozono. Parte de esta luz es dispersada de regreso al sistema. La luz retro-dispersada es capturada y usada para determinar propiedades del medio en el cual el haz se propagó o del objeto que causó la dispersión. El método LIDAR más usado para la determinación de ozono es el LIDAR de Absorción Diferencial -DIAL-. (Nisperuza, 2010).