Implementación de un método analítico para evaluar la exposición de los pasajeros de transporte público al benceno, mediante el uso de microextracción en fase sólida (SPME) y cromatografía gases (GC-FID)

Abstract

Se implementó el método de análisis de benceno en aire usando microextracción en fase sólida (SPME) y cromatogafia de gases con detección por ionización por llama (GC/FID). La determinación del benceno se realizó en muestras de aire interno, recolectadas en medios de transporte urbano en la ruta Heredia — San José y viceversa, utilizando tres medios de transporte: automóvil, autobús y tren urbano. Para esto se utilizaron fibras de 75 pm, con una fase estacionaria de polidimetilsiloxano-carboxeno (PDMS/CAR). Con el fin de validar el método de análisis para determinar las concentraciones de benceno en aire mediante el uso de fibras de SPME, se comparó esta técnica con un método de referencia que utiliza cartuchos rellenos con Tenax@ como adsorbente, desorción térmica y concentración criogénica. En el proceso de estandarización del método analítico se determinaron las figuras de mérito siguientes: repetibilidad, precisión, linealidad, límite de detección, límite de cuantificación y estabilidad del benceno en los recipientes de muestreo (bolsas de Tedlar@). El coeficiente de correlación de la curva de calibración promedio fue de 0,9909, con un límite de detección de 0,013gg/m3 y un límite de cuantificación de 0,14 pg/m3. El porcentaje de desvió relativo fue de 1,7 0/0. Se determinó que al segundo día de almacenamiento (48 horas) del benceno en las bolsas de Tedlar@ se pierde un 59,5 ± 0,8 % de la concentración inicial presente. Se obtuvo que el tiempo óptimo de exposición de la fibra a la muestra, y el tiempo de desorción de la fibra en el inyector del cromatógafo, fue de 20 y de 5 minutos, respectivamente. Las concentraciones promedio de benceno encontradas en los automóviles, autobuses y tren urbano fueron de 58,6, 59,8 y 40,3 Wm3, respectivamente, cuando se utilizaron fibras de SPME, mientras que con el método analítico de referencia se encontró que las concentraciones de benceno fueron de 59,6, 58,5 y 30,5 ug/m3 , respectivamente. El contraste de significancia t, para datos emparejados determino que ambos métodos proporcionan resultados significativamente diferentes, para la concentración de benceno en aire. Diversos estudios en ciudades del mundo determinaron niveles de concentración de benceno más altos dentro de medios de transporte como el automóvil, situación que se mantuvo en este estudio. A su vez las concentraciones encontradas en hora pico fueron superiores a las de hora no pico; y a las observadas los fines de semana. Aunque en Costa Rica no existe legislación ambiental que regule la concentración de benceno en aire, los resultados obtenidos indican que se generan altas concentraciones, por lo que existe una afectación a largo plazo a la salud de los pasajeros.

The method of analysis of benzene in air using solid phase microextraction (SPME) and gas chromatography with flame ionization detection (GC/FID) was implemented. The determination of benzene was carried out in internal air samples, collected in means of urban transport on the Heredia - San José route and vice versa, using three means of transport: automobile, bus and urban train. For this, 75 pm fibers were used, with a stationary phase of polydimethylsiloxane-carboxene (PDMS/CAR). In order to validate the analytical method for determining benzene concentrations in air using SPME fibers, this technique was compared with a reference method using cartridges filled with Tenax@ as adsorbent, thermal desorption, and cryogenic concentration. In the standardization process of the analytical method, the following figures of merit were determined: repeatability, precision, linearity, detection limit, quantification limit, and stability of benzene in the sampling containers (Tedlar@ bags). The correlation coefficient of the average calibration curve was 0.9909, with a detection limit of 0.013gg/m3 and a quantification limit of 0.14 pg/m3. The percentage of relative deviation was 1.7 0/0. It was determined that on the second day of storage (48 hours) of the benzene in the Tedlar@ bags, 59.5 ± 0.8% of the initial concentration present is lost. It was obtained that the optimal exposure time of the fiber to the sample, and the time of desorption of the fiber in the chromatograph injector, were 20 and 5 minutes, respectively. The average concentrations of benzene found in cars, buses and urban trains were 58.6, 59.8 and 40.3 Wm3, respectively, when SPME fibers were used, while with the reference analytical method it was found that the benzene concentrations were 59.6, 58.5 and 30.5 ug/m3 , respectively. The test of significance t, for paired data, determined that both methods provide significantly different results for the concentration of benzene in air. Various studies in cities around the world determined higher benzene concentration levels in means of transportation such as automobiles, a situation that was maintained in this study. In turn, the concentrations found in peak hours were higher than those in non-peak hours; and those observed on weekends. Although in Costa Rica there is no environmental legislation that regulates the concentration of benzene in the air, the results obtained indicate that high concentrations are generated, which is why there is a long-term impact on the health of passengers.