El benceno es uno de los compuestos orgánicos volátiles (COVs) más tóxicos y peligrosos para las personas. De hecho, la Organización Mundial de la Salud ha determinado que es un agente cancerígeno para el ser humano: ingresa al cuerpo principalmente por vía respiratoria, interfiere en el proceso de formación de la sangre e induce el desarrollo de leucemias en el largo plazo. También se sabe que es un contaminante sujeto a oxidaciones y reacciones químicas en la atmósfera, favoreciendo la producción de ozono y material particulado.
Esos son parte de los argumentos que llevaron al desarrollo en Chile de la primera norma primaria que limita la concentración de este contaminante en el aire, con miras a proteger la salud de la población. Esta regulación, publicada en mayo de 2023 mediante el D.S. N° 5/2023 del Ministerio del Medio Ambiente, define límites y metodologías de monitoreo y medición para verificar su cumplimiento.
¿Cómo operan esos instrumentos de control, qué condiciones se deben cumplir para contar con muestras adecuadas y cómo se realiza el análisis de laboratorio?
Es parte de lo que revisamos en este artículo.
Muestreo y monitoreo
La Superintendencia del Medio Ambiente (SMA) fiscaliza el cumplimiento de los límites de las normas de calidad del aire vigentes en el país, a través de la evaluación de las mediciones realizadas por las redes de monitoreo privadas o públicas que cuenten con representatividad poblacional.
Sobre ese escenario, una de las atribuciones de esta institución es "impartir directrices técnicas de carácter general y obligatorio, definiendo los protocolos, procedimientos y métodos de análisis que los organismos fiscalizadores, las entidades acreditadas conforme a dicha ley y, en su caso, los sujetos de fiscalización deberán aplicar para el examen, control y medición del cumplimiento de las normas de calidad y de emisión", expone Claudia Pastore, Jefa de Fiscalización de la SMA.
En ese contexto, cumpliendo con lo señalado en el artículo 9° del D.S. N° 5/2023, el año pasado este organismo dictó la Resolución Exenta SMA N° 720/2024 que establece los métodos de medición para la norma primaria de calidad del aire para el compuesto orgánico volátil benceno.
¿Cuáles son y cómo operan básicamente? La especialista señala que, en términos generales, se trata de técnicas de muestreo que contienen material adsorbente para retener los compuestos orgánicos volátiles y equipos de monitoreo continuo, tal como se describe a continuación:
• Muestreo pasivo: Se usan tubos rellenos con material adsorbente que captan los compuestos por difusión durante un periodo de tiempo determinado (generalmente 14 días). Las muestras posteriormente se envían al laboratorio para su análisis.
• Muestreo activo: Se utiliza un sistema de bombeo que hace pasar aire a través de tubos con materiales adsorbentes durante 24 horas, para recoger muestras que luego se analizan en laboratorio.
• Monitoreo continuo: Se realiza mediante equipos automáticos instalados en el sitio que toman y analizan "in situ" muestras de aire en ciclos entre 15 a 60 minutos, entregando datos en concentraciones horarias.
Claudia Pastore añade: "Entre las condiciones que se deben cumplir están: ubicación representativa, altura de instalación aproximada de 3 metros sobre el suelo para el caso de tubos pasivos, periodo de exposición definido según el método activo o pasivo, protección física del dispositivo, transporte y cadena de custodia para garantizar la trazabilidad".
Luego detalla algunas ventajas y limitaciones de las técnicas mencionadas. "El muestreo pasivo funciona con la técnica de difusión molecular, sin necesidad de conexión eléctrica. Sus ventajas: son bajo costo, no requiere supervisión y es adecuado para redes extensas de vigilancia y en campañas prolongadas. Como limitaciones, no entrega datos horarios ni resolución temporal y se requiere la tasa de captación (uptake rate) específica para cada compuesto", dice.
Claudia Pastore detalla los métodos establecidos por la SMA para medir el benceno en el aire.
Con respecto al muestreo activo indica que gracias al uso de una bomba con caudal controlado se logra mayor control sobre el volumen de aire captado, más exactitud y precisión. "Entre sus limitaciones están: requiere energía eléctrica, calibraciones de caudal y tiempo, supervisión técnica, mayor costo operativo y no entrega datos en tiempo real", apunta.
En cuanto a los sistemas automáticos de monitoreo destaca como ventajas que entregan datos en tiempo real y resultan útiles en episodios de alerta ambiental. Por el contrario, advierte que "sus principales limitaciones son menor precisión y exactitud respecto a los análisis de laboratorio, alto costo, necesidad de instalación fija, requiere de un gas patrón, mantención especializada y conexión eléctrica".
Desde ALS, compañía global que realiza mediciones medioambientales y presta servicios de laboratorio en esta área, suman antecedentes técnicos con respecto al control del benceno. "La etapa de muestreo tiene una alta relevancia en la investigación de áreas contaminadas, ya que constituye una de las primeras fases en la generación de datos para el desarrollo del estudio. El término muestreo se refiere a toda la cadena de procedimientos de selección y control que permiten obtener una alícuota final —denominada muestra— representativa de una población mayor", explica primero Silvio Almeida, especialista técnico de la empresa.
Agrega que para recolectar muestras de aire destinadas a determinar la concentración de benceno y otros COVs, ALS dispone de dos metodologías analíticas principales:
• Método USEPA TO-15: Se utilizan recipientes evacuados (bottle vacs) conectados a controladores de flujo, que permiten la entrada del aire a una tasa constante hasta completar el volumen requerido de muestra para su posterior análisis en laboratorio. "Las bottle vacs son recipientes herméticos de vidrio ámbar con superficie interna pasivada o inertizada. Generalmente se asocian al método USEPA TO-15, aunque también pueden emplearse en la captura de otros gases como metano o H2S", apunta el experto.
Luego destaca que el método USEPA TO-15 "permite alcanzar límites de cuantificación muy bajos para benceno y otros volátiles en aire ambiente". En contraparte, advierte que "cuando existen compuestos objetivo en altas concentraciones, es necesario diluir la muestra para una cuantificación adecuada, lo que puede elevar los límites de cuantificación (LQ). Asimismo, la presencia de compuestos no objetivo puede interferir en el análisis y requerir diluciones adicionales, afectando la sensibilidad global del método".
• Muestreo pasivo con WMS (Waterloo Membrane Sampler): El aire ingresa a través de una membrana de PDMS (Poli-dimetil-siloxano), donde los compuestos volátiles presentes quedan retenidos en el material adsorbente ubicado en el interior del dispositivo. "Estos modernos muestreadores permiten la recolección de aire para la determinación precisa de la concentración de benceno", asegura Silvio Almeida.
Análisis en laboratorio
¿Qué tecnologías se suelen usar para analizar las muestras de aire en los laboratorios?
Claudia Pastore responde: "Una de las principales técnicas utilizadas para el análisis de las muestras es la desorción térmica (TD) acoplada a cromatografía de gases (GC) con detectores de espectrometría de masas (MS), ionización de llama (FID) o fotoionización (PID)".
Luego puntualiza que en el laboratorio de la SMA, el análisis de las muestras colectadas en tubos adsorbentes se realiza mediante la técnica analítica de desorción térmica acoplada a cromatografía de gases con detector de espectrometría de masas (TD-GCMS).
En el laboratorio de la SMA las muestras se analizan mediante desorción térmica acoplada a cromatografía de gases con detector de espectrometría de masas.
"Adicionalmente, nuestro laboratorio cuenta con dispositivos de muestreo con Canister (recipiente de acero inoxidable con paredes interiores pasivadas para evitar su deterioro e interacción con la muestra gaseosa) para la toma de muestras puntuales, también analizadas por TD-GCMS", acota la Jefa de Fiscalización de la Superintendencia del Medio Ambiente.
En ALS utilizan similares tecnologías para los análisis del benceno en laboratorio. Silvio Almeida detalla que en el caso de las muestras recolectadas con USEPA TO-15, "tras la captura en bottle vacs, se emplean sistemas de preconcentración que extraen una alícuota del aire y concentran los COVs en un dispositivo denominado trap. Posteriormente, la muestra es inyectada y analizada mediante GC/MS (cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas)".
En tanto, los compuestos retenidos en el muestreo pasivo (WMS) "son extraídos mediante solvente y luego analizados por GC/MS, lo que permite la cuantificación precisa de benceno y otros COVs", afirma.
En tiempo real
Más allá de las exigencias normativas, en Chile también se aplican otras tecnologías para monitorear en tiempo real el benceno en el aire y así prevenir o responder rápido frente a eventuales emergencias.
Claudia Pastore comenta que, aunque el monitoreo de la calidad del aire no es parte de las funciones legales de la SMA, la Superintendencia "en su rol preventivo opera una red de equipos PyxisGC BTEX (cumple EN 14662-3), en la zona de Concón, Quintero y Puchuncaví, que miden de manera prospectiva (no oficial), automática y continua, los compuestos BTEX (benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos). Estos equipos están instalados en puntos estratégicos (colegios principalmente) y no miden de manera oficial el cumplimiento de la norma de calidad de benceno, pero sí nos permiten focalizar la fiscalización y el seguimiento ambiental".
Su operación concentra los COVs mencionados en una cámara de preconcentración, los separa y cuantifica. "Están ajustados específicamente para BTEX y trabajan bajo control permanente con gas patrón estándar, lo que asegura datos confiables y oportunos para la gestión de eventuales episodios", concluye.
DATOS:
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Microgramos por metro cúbico (µg/m3) como concentración anual promedio de benceno en el aire es el límite establecido en la norma primaria que regula este contaminante, una de las más exigentes a nivel mundial. También define tres niveles para la gestión de episodios críticos, medidos como concentración de una hora: Alerta (30-59 µg/m3), Preemergencia (60-119 µg/m3), y Emergencia (120 µg/m3 o superior).
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Resolución que otorga representatividad poblacional a las mediciones de benceno y otros contaminantes atmosféricos (MP10, MP2,5, SO2, O3, CO y NO2) realizadas en la estación de monitoreo del Ministerio del Medio Ambiente, ubicada en la comuna de Quintero, dictó la SMA a comienzos de octubre. Esto consolida la validez técnica de los datos obtenidos para cumplir con las normas y cuidar la salud de la población.
Artículo publicado en InduAmbiente n° 196 (septiembre-octubre 2025), páginas 64 a 66.
Controlando el Benceno
Revisamos las técnicas usadas para medir y analizar en laboratorio la concentración de benceno en el aire y cumplir la norma que lo regula.
