Evaluación de la norma UNE EN 14662-3:2006 para la medida de benceno en aire ambiente : propuestas de modificaciones

Abstract

INTRODUCCIÓN La Directiva 2008/50/CE, de 21 de mayo, y el Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, establecen como método de referencia para la medida de benceno el descrito en la norma UNE EN 14662-3:2006 -de aquí en adelante Norma-, que tiene como principal cometido verificar que se cumplen los criterios mínimos para asegurar la calidad de los datos. Al conjunto de todos los ensayos que se deben realizar antes de comercializar una determinada marca de analizador, y que la Norma describe, se le denomina Ensayo de Aprobación de Tipo (EAT). Un analizador será de Tipo Aprobado si cumple todos los criterios de las pruebas que la Norma establece y todos los analizadores empleados en las redes de vigilancia de la calidad del aire de la Unión Europea desde el 11 de junio del 2013 deben ser de Tipo Aprobado. OBJETIVOS DE LA TESIS DOCTORAL 1. Diseñar y adecuar una cámara de atmósferas controladas para la realización del EAT en analizadores de benceno con muestreo automático por aspiración y análisis por CG. 2. Someter a dos analizadores de benceno, comúnmente utilizados en las estaciones de vigilancia ambiental europeas, al EAT que comprende ensayos de laboratorio y de campo, lo que permite determinar la incertidumbre expandida de las medidas, así como evaluar las respuestas y la calidad de las medidas para conocer la adecuación del comportamiento de los equipos ensayados a los requisitos establecidos en la Norma. 3. Discutir y proponer alternativas y mejoras a los procedimientos de ensayo y a las exigencias de la Norma, en función de las pruebas realizadas, con el fin de complementar el estudio del comportamiento del analizador y, en última instancia, proponer modificaciones en la redacción o contenidos al objeto de mejorar la calidad del fondo y forma de la Norma. 4. Ensayar y discutir aspectos que han sido modificados en el nuevo Proyecto de Norma prEN 14662-3:2013, comparándolos con la actual Norma vigente e informar al Comité de Normalización Europeo (CEN) sobre los resultados encontrados, proponiendo modificaciones formales, operativas y conceptuales que contribuyan a la posible mejora de la próxima revisión normativa. MATERIALES Y MÉTODOS Para desarrollar la parte experimental en laboratorio se ha empleado una cámara de atmósferas controladas capaz de generar concentraciones patrón de benceno en aire (de 0 a 50 μg/m3) en condiciones controladas de temperatura (de 0 a 40 ºC), de humedad relativa (de 0 al 99%) y de Capítulo VI | Conclusiones 2 | UNIVERSIDAD DE MURCIA presiones (de 80 a 120 kPa), así como de operar con mezclas de otras sustancias que pudieran interferir en la medida de benceno, en este caso ozono y compuestos orgánicos. Las pruebas en campo se llevaron a cabo en la estación de vigilancia de la calidad del aire que la CARM dispone en Alcantarilla. CONCLUSIONES Los ensayos que cumplen los criterios de aceptación a las concentraciones exigidas por la Norma son: Efecto Memoria, Deriva a corto plazo, Repetibilidad, Dependencia del Voltaje eléctrico, Influencia de la interferencia de ozono, Intervalo de mantenimiento en campo y Periodo de disponibilidad en campo. Los ensayos que no cumplen los criterios de aceptación a las concentraciones exigidas por la Norma son: Falta de ajuste, Dependencia de la presión del gas de muestra, Dependencia de la temperatura circundante, Interferencia de la humedad relativa, Interferencia de compuestos orgánicos, Desviación típica de reproducibilidad en campo y Deriva a largo plazo en campo. Las incertidumbres expandidas relativas calculadas según la Norma para el valor límite fueron desmesuradamente elevadas, teniendo en cuenta que la incertidumbre máxima permitida en la legislación para las medidas de benceno es del 25%. El estudio crítico y las propuestas de modificaciones de cada uno de los ensayos y del cálculo de la incertidumbre expandida se incluyen, por motivos de extensión, en la Memoria de la Tesis. Modificaciones generales para todos los ensayos evaluados: i) La Norma debe tener en cuenta la concentración de benceno leída a unas condiciones de referencia en los procedimientos operativos de los ensayos donde se evalúa la influencia de la temperatura, presión, voltaje y humedad relativa, y que ésta sea incorporada a los parámetros/coeficientes de sensibilidad. ii) La Norma debe incorporar un apartado sobre “Calibración de los analizadores” donde indique, entre otros aspectos, que los equipos deben ser calibrados en el rango de certificación de la Norma (0-50 μg/m3) antes de comenzar los ensayos de laboratorio y campo. Este aspecto es fundamental, dado que de él depende que los analizadores verifiquen o no los criterios de la Norma. La exposición ambiental al benceno es un problema de salud pública importante y el funcionamiento correcto de los equipos de medida, basado en el cumplimiento de una norma que tiene que ser precisa, coherente con los niveles de benceno en aire ambiente y con la tecnología disponible, debe ser un aspecto prioritario a tener en cuenta actualmente por parte de los normalizadores y organismos competentes de la calidad ambiental.

INTRODUCTION Directive 2008/50/EC of May 21, and the Real Decreto 102/2011, of January 28, establish as the reference method for measurement of benzene in air that described in the standard UNE EN 14662- 3:2006 –from this point forward, the Standard-, whose main purpose is to verify that the minimum criteria are met to ensure the quality of the data. The whole of all trials to be carried out before a particular brand of analysers is commercialized is called Type Approval Test (TAT). An analyser will be type-approved if it meets all the criteria the Standard sets. All analysers used in the European Union monitoring networks for measuring the air quality must be type-approved since 11 June 2013. AIMS OF THE THESIS 1. To design and adapt a controlled test chamber for performing the TAT with automatic analysers of benzene with pumped sampling and GC analysis. 2. To test two analysers of benzene, commonly used in environmental monitoring stations in Europe, according to the TAT (laboratory and field tests, and to determine the expanded uncertainty of the measurements) as well as to evaluate the responses and quality of the measurements to determine the appropriateness of the behavior of the equipment tested to the requirements of the Standard. 3. To discuss and propose alternatives and improvements to test procedures and requirements of the Standard, based on the tests performed, to complement the study of the behavior of the analysers and, ultimately, to propose modifications to the wording or contents of the Standard to improve its quality. 4. To test and discuss aspects of the new Draft prEN 14662-3:2013, compared to the current applicable standard, and to report to the Committee for European Normalization (CEN) on the results, proposing formal, operational and conceptual changes that contribute to possible improvement of the forthcoming regulatory review. MATERIALS AND METHODS To develop the experimental part in the laboratory a controlled test chamber capable of generating reference concentrations of benzene in air (from 0-50 μg/m3) in controlled conditions of temperature (from 0-40 °C), relative humidity (from 0-99%) and pressure (from 80 to 120 kPa) and dealing with mixtures of other substances that could interfere on the measurement of benzene (e.g. ozone and organic compounds) has been used. The field trials were conducted at the air quality monitoring in Alcantarilla, which belongs to the CARM. Capítulo VI | Conclusiones 4 | UNIVERSIDAD DE MURCIA CONCLUSIONS Tests that meet with the acceptance criteria at the concentrations required by the Standard: Memory effect, Short-term drift, Repeatability, Dependence of electrical voltage, Interference of ozone, Maintenance intervals on field and Availability period on field Tests that do not meet with the acceptance criteria at the concentrations required by the Standard: Lack of fit, Dependence of pressure of sample gas, Dependence of surrounding temperature, Interference of relative humidity, Interference of organic compounds, Standard deviation of reproducibility on field and Long-term drift on field. The critical study and the proposals for changes to each test and the calculation of the expanded uncertainty are included in the main body of the Thesis. General modifications for all tests performed: I) The Standard should specify reference conditions in the operational procedures of the tests in which the influence of temperature, pressure, voltage and relative humidity is evaluated. II) The Standard should include a section about “Calibration of the analysers” where indicated, among other things, that they must be calibrated in the range of certification of the Standard (0-50 μg/m3) before laboratory and field tests are performed. This is critical, since it determines that analysers verify or not the criteria of the Standard. The environmental exposure to benzene is an important public health problem and, in this sense, the correct performance of the analysers, based on the fulfillment of a standard which has to be accurate, consistent with the levels of benzene in ambient air and the available technology should be a priority to be addressed by current standard developers and agencies and bodies responsible of environmental quality.