Existem várias maneiras de coletar e analisar gás e ar do solo para intrusão de vapor, mas atualmente a maioria das amostras são coletadas em recipientes de aço inoxidável evacuados, (também conhecidos como Summa Canisters® – uma marca). Como os recipientes e seus reguladores de fluxo são volumosos, complexos e passível de problemas mecânicos, a comunidade de intrusão de vapor procura há algum tempo algo que melhor substitua. Alguns pensam que amostras com o uso de sorventes são a resposta. Para uma discussão sobre amostras sorventes e como elas se comparam com amostras de recipientes evacuados, discutiremos adiante.
O método USEPA TO-15 tem sido considerado há muito tempo o estado da arte e presente em um número significativo de literaturas sobre Intrusão de Vapores, no que tange a análise de compostos orgânicos voláteis (VOC) na matriz ar. O método TO-15 especifica não apenas o procedimento analítico, mas também o tipo de recipiente, especificamente recipientes de aço inoxidável evacuados, como exemplificado abaixo.
Foto da Eurofins
Os recipientes são normalmente equipados com reguladores para controlar o tempo de preenchimento, que pode levar entre 5min e 24h. Os reguladores de fluxo são complexos e propensos a vazamentos, entupir e fluir na taxa errada, especialmente quando submetidos a manuseio sem treinamento. Além disso, os recipientes são volumosos, tipicamente variando em tamanho de 0,5L a 6L (tamanho equivalente de uma bola de basquete). Recipientes e reguladores custam muito caro, de modo que o inventário do laboratório pode ser limitado. Quando os recipientes funcionam corretamente e são testados antes da locação, eles podem funcionar atendendo as expectativas, e fornecendo uma indicação direta de concentrações de vapor no ar.
Amostras sorventes (dispositivos adsorventes), por outro lado, não coletam amostras de ar real. Os sorventes coletam produtos químicos em carvão ativado, espuma de poliuretano ou outras substâncias. Na essência, esse é um método de amostragem de ar, mas sem o ar. Existem dois tipos de amostras com os dispositivos adsorventes – ativas e passivas.
As amostras de dispositivos adsorventes mais comuns são tubulares com diâmetro de ¼’’ (figura abaixo). O ar é forçado através do tubito com uma bomba ou seringa. Para fins de intrusão de vapor, as amostras sorventes são normalmente analisadas via Método USEPA TO-17.
Foto da SKC
No caso de amostras passivas, o ar não é forçado através do tubito. Eles simplesmente absorvem produtos químicos do ar circundante através da difusão molecular. Existem diversos designs e configurações, dos quais apenas dois são demostrados abaixo. À esquerda é apresnetado o amostrador passivo Beacon Environmental®, usado principalmente para amostragem de solo-gás. Na direita, um amostrador de crachá SKC® para amostragem de ar de interiores (indoor air). Crachás semelhantes têm sido usados há muito tempo na Europa, e os mesmos são frequentemente colocados nos uniformes para monitorar exposições químicas no local de trabalho. Os tubos TO-17 modificados também podem ser utilizados para amostragem passiva.
Foto da Beacon Environmental e SKC
Além das vantagens de compactação, simplicidade e baixos custos de amostragem, as amostras sorventes são superiores aos recipientes evacuados para medir VOC em concentrações muito baixas. Níveis de detecção mais baixos são obtidos com amostradores ativos ou aumentando o tempo de exposição dos amostradores passivos. A capacidade de coletar grandes amostras de ar com sorventes também permite que eles coletem VOC mais pesados e compostos orgânicos semivoláteis (SVOC), cuja concentração pode ser alta o suficiente para ser tóxica, mas muito baixa para ser detectada em amostras de ar tradicionais. Os sorventes também são usados para comprovar níveis para vapor de mercúrio, com a adsorção para o interior dos recipientes. Além disso, os sorventes tem a vantagem de serem usados em amostragem de longo prazo, que melhor representam condições médias do que amostragem de curto prazo. A duração da amostragem para recipientes raramente excede 48 horas, e os períodos longos podem exigir grandes recipientes ou reguladores de fluxo pouco usuais ou convencionais. Em contraste, a duração da amostra pode ser aumentada em amostradores sorventes passivos usando diferentes sorventes, ou usando amostradores com aberturas menores ou milimetricamente menores.
Mas os amostradores sorventes têm sérias limitações, uma das quais é que o cálculo do volume de ar representado pelos sorventes não é direto. Quando um laboratório analisa amostras sorventes, eles medem a massa de um produto químico no sorventes, por exemplo 0,0054 µg.
Isto posto, o operador da coleta deve informar ao laboratório quanto de ar a amostra representa, ou informar por meio de uma taxa de absorção específica para o dispositivo amostrador. Assim, o laboratório calcula a concentração em µg/m3 ou outra unidade apropriada. Além disso, as amostras ativas são frequentemente coletadas com bombas alimentadas por bateria, que se diminuir a carga ou ocorrer o entupimento do filtro, a vazão gradualmente cai, dificultando a determinação do volume total de ar.
Amostras passivas são ainda mais complicadas, porque nenhum ar realmente flui através delas, e é mais complicado e menos certo relacionar a massa química com o volume de ar. Pelo lado positivo, devido aos produtos químicos entram em sorventes passivos via difusão molecular, sorventes passivos às vezes podem ser enterrados em solos apertados ou molhados que não produzem gás suficiente do solo para recipientes ou sorventes ativos. Consequentemente, as amostras passivas às vezes são enterradas em malha para localizar fontes de contaminação, mas os resultados são mais qualitativos do que quantitativos, e não podem ser comparados facilmente aos níveis de triagem ou outros limites.
Outra limitação para os sorventes é que eles prendem vários produtos químicos de forma diferente, e é necessário usar o apropriados para os produtos químicos presentes. Também é fundamental expor o dispositivo de amostragem à quantidade adequada de ar. Se o amostrador for exposto a muito pouco ar, alguns produtos químicos não serão detectados. Se for exposto a muito ar, o sorventes se torna saturado, e concentrações mais altas de alguns químicos não serão registradas.
Essas questões dificultam a utilidade dos sorventes em locais mal compreendidos. A umidade e a temperatura também afetam a capacidade de sorção dos sorventes, o que pode exigir a correção de umidade e temperatura.
Pode-se contornar essas limitações coletando várias amostras usando diferentes sorventes, e coletando amostras adicionais usando diferentes volumes de ar ou tempos de exposição. Mas, isso provavelmente afetará a redução de custo ao se evitar o uso de recipientes evacuados.
Apesar das limitações, a amostragem sorventes para intrusão de vapor está ganhando popularidade. Existem muitas discussões sobre amostragem sorventes em publicações no passado, incluindo o Guia de Intrusão de Vapor 2015 e o Guia de Intrusão de Vapor de Petróleo de 2015 da USEPA.
Os resultados dos testes para vários dispositivos sorventes também são relatados no Projeto ESTCP ER-200830, 2014, escrito para o Departamento de Defesa dos EUA. Mas em nossas mentes, a necessidade de combinar sorventes, taxas de fluxo e durações de amostragem para as condições do local torna os sorventes úteis principalmente em locais já bem caracterizados, ou onde imprecisões de 10 ou 100 vezes são aceitáveis.
Na próxima edição discutiremos a importância da caracterização adequada do local.