• evaluar exposiciones individuales a tóxicos crónicos o agudos
• responder a las quejas de los empleados sobre la salud y los olores
• crear una línea base de exposiciones para un programa de monitoreo a largo plazo
• determinar si las exposiciones cumplen con las regulaciones gubernamentales
• evaluar la eficacia de los controles de ingeniería o de proceso
• evaluar las exposiciones agudas para la respuesta de emergencia
• evaluar las exposiciones en sitios de desechos peligrosos
• evaluar el impacto de las prácticas laborales en la exposición
• evaluar las exposiciones para tareas de trabajo individuales
• investigar enfermedades crónicas como el envenenamiento por plomo y mercurio
• investigar la relación entre la exposición ocupacional y la enfermedad
• realizar un estudio epidemiológico.

 

El monitoreo del aire ambiental y de la fuente se puede realizar para:

• establecer la necesidad de controles de ingeniería, como sistemas de ventilación de extracción local y recintos
• evaluar el impacto de las modificaciones de los equipos o procesos
• evaluar la eficacia de los controles de ingeniería o de proceso
• evaluar las emisiones de los equipos o procesos
• evaluar el cumplimiento después de las actividades de remediación, como la eliminación de amianto y plomo
• responder a las quejas sobre el aire interior, las enfermedades de la comunidad y los olores
• evaluar las emisiones de los sitios de desechos peligrosos
• investigar una respuesta de emergencia
• realizar un estudio epidemiológico.

 

Al monitorear a los empleados, el muestreo de aire proporciona medidas sustitutas de la dosis resultante de la exposición por inhalación. El control biológico puede proporcionar la dosis real de una sustancia química resultante de todas las vías de absorción, incluidas la inhalación, la ingestión, la inyección y la piel. Por lo tanto, el monitoreo biológico puede reflejar con mayor precisión la carga corporal total y la dosis de un individuo que el monitoreo del aire. Cuando se conoce la relación entre la exposición en el aire y la dosis interna, se puede utilizar el control biológico para evaluar las exposiciones crónicas pasadas y presentes.

Los objetivos del monitoreo biológico se enumeran en la figura 4.

Figura 4. Objetivos del seguimiento biológico.

El monitoreo biológico tiene sus limitaciones y debe realizarse solo si logra objetivos que no pueden lograrse solo con el monitoreo del aire (Fiserova-Bergova 1987). Es invasivo y requiere que las muestras se tomen directamente de los trabajadores. Las muestras de sangre generalmente proporcionan el medio biológico más útil para monitorear; sin embargo, se extrae sangre solo si las pruebas no invasivas, como la orina o el aliento exhalado, no son aplicables. Para la mayoría de los productos químicos industriales, los datos sobre el destino de los productos químicos absorbidos por el cuerpo son incompletos o inexistentes; por lo tanto, solo se dispone de un número limitado de métodos analíticos de medición y muchos no son sensibles ni específicos.

Los resultados del monitoreo biológico pueden ser muy variables entre individuos expuestos a las mismas concentraciones de sustancias químicas en el aire; la edad, la salud, el peso, el estado nutricional, las drogas, el tabaquismo, el consumo de alcohol, los medicamentos y el embarazo pueden afectar la captación, absorción, distribución, metabolismo y eliminación de sustancias químicas.

 

Qué probar

La mayoría de los entornos laborales tienen exposiciones a múltiples contaminantes. Los agentes químicos se evalúan tanto individualmente como en múltiples agresiones simultáneas a los trabajadores. Los agentes químicos pueden actuar de forma independiente dentro del cuerpo o interactuar de una manera que aumente el efecto tóxico. La cuestión de qué medir y cómo interpretar los resultados depende del mecanismo biológico de acción de los agentes cuando están dentro del cuerpo. Los agentes pueden evaluarse por separado si actúan de forma independiente en sistemas de órganos completamente diferentes, como un irritante ocular y una neurotoxina. Si actúan sobre el mismo sistema de órganos, como dos irritantes respiratorios, su efecto combinado es importante. Si el efecto tóxico de la mezcla es la suma de los efectos separados de los componentes individuales, se denomina aditivo. Si el efecto tóxico de la mezcla es mayor que la suma de los efectos de los agentes por separado, su efecto combinado se denomina sinérgico. La exposición al tabaquismo y la inhalación de fibras de amianto da lugar a un riesgo mucho mayor de cáncer de pulmón que un simple efecto aditivo.

Tomar muestras de todos los agentes químicos en un lugar de trabajo sería costoso y no necesariamente defendible. El higienista ocupacional debe priorizar la lista de lavado de agentes potenciales por peligro o riesgo para determinar qué agentes reciben el foco.

Los factores involucrados en la clasificación de los productos químicos incluyen:

• si los agentes interactúan de forma independiente, aditiva o sinérgica
• toxicidad inherente del agente químico
• cantidades utilizadas y generadas
• número de personas potencialmente expuestas
• duración prevista y concentración de la exposición
• confianza en los controles de ingeniería
• cambios anticipados en los procesos o controles
• límites y directrices de exposición ocupacional.

donde muestrear

Para proporcionar la mejor estimación de la exposición de los empleados, se toman muestras de aire en la zona de respiración del trabajador (dentro de un radio de 30 cm de la cabeza) y se denominan muestras personales. Para obtener muestras de la zona de respiración, el dispositivo de muestreo se coloca directamente sobre el trabajador durante la duración del muestreo. Si las muestras de aire se toman cerca del trabajador, fuera de la zona de respiración, se denominan muestras de área. Las muestras de área tienden a subestimar las exposiciones personales y no proporcionan buenas estimaciones de la exposición por inhalación. Sin embargo, las muestras de área son útiles para evaluar las fuentes de contaminantes y medir los niveles ambientales de contaminantes. Las muestras de área se pueden tomar mientras se camina por el lugar de trabajo con un instrumento portátil o con estaciones de muestreo fijas. El muestreo de área se usa de manera rutinaria en los sitios de eliminación de asbesto para el muestreo de limpieza y para las investigaciones del aire interior.

a quien muestrear

Idealmente, para evaluar la exposición ocupacional, cada trabajador sería muestreado individualmente durante varios días en el transcurso de semanas o meses. Sin embargo, a menos que el lugar de trabajo sea pequeño (<10 empleados), por lo general no es factible muestrear a todos los trabajadores. Para minimizar la carga del muestreo en términos de equipo y costo, y aumentar la eficacia del programa de muestreo, se muestrea un subconjunto de empleados del lugar de trabajo y los resultados de su monitoreo se utilizan para representar las exposiciones de la fuerza laboral más grande.

Para seleccionar empleados que sean representativos de la fuerza laboral más grande, un enfoque es clasificar a los empleados en grupos con exposiciones esperadas similares, llamados grupos de exposición homogéneos (HEG, por sus siglas en inglés) (Corn 1985). Después de que se forman los HEG, se selecciona aleatoriamente un subconjunto de trabajadores de cada grupo para el muestreo. Los métodos para determinar los tamaños de muestra apropiados suponen una distribución lognormal de exposiciones, una exposición media estimada y una desviación estándar geométrica de 2.2 a 2.5. Los datos de muestreo anteriores podrían permitir el uso de una desviación estándar geométrica más pequeña. Para clasificar a los empleados en distintos HEG, la mayoría de los higienistas ocupacionales observan a los trabajadores en sus trabajos y predicen cualitativamente las exposiciones.

Hay muchos enfoques para formar HEG; en general, los trabajadores pueden clasificarse por similitud de tarea laboral o similitud de área de trabajo. Cuando se utiliza la similitud tanto del trabajo como del área de trabajo, el método de clasificación se denomina zonificación (ver figura 5). Una vez que se encuentran en el aire, los agentes químicos y biológicos pueden tener patrones de concentración espacial y temporal complejos e impredecibles en todo el entorno de trabajo. Por lo tanto, la proximidad de la fuente en relación con el empleado puede no ser el mejor indicador de similitud de exposición. Las mediciones de exposición realizadas en trabajadores que inicialmente se esperaba que tuvieran exposiciones similares pueden mostrar que hay más variación entre los trabajadores de lo previsto. En estos casos, los grupos de exposición deben reconstruirse en conjuntos más pequeños de trabajadores, y el muestreo debe continuar para verificar que los trabajadores dentro de cada grupo en realidad tengan exposiciones similares (Rappaport 1995).

Figura 5. Factores involucrados en la creación de HEGs utilizando la zonificación.

Las exposiciones se pueden estimar para todos los empleados, independientemente del puesto o el riesgo, o se pueden estimar solo para los empleados que se supone que tienen las exposiciones más altas; esto se denomina muestreo del peor de los casos. La selección de los empleados de muestreo en el peor de los casos puede basarse en la producción, la proximidad a la fuente, los datos de muestreo anteriores, el inventario y la toxicidad química. El método del peor de los casos se utiliza con fines normativos y no proporciona una medida de la exposición media a largo plazo ni de la variabilidad diaria. El muestreo relacionado con la tarea implica seleccionar trabajadores con trabajos que tienen tareas similares que ocurren menos de una vez al día.

Hay muchos factores que entran en exposición y pueden afectar el éxito de la clasificación HEG, incluidos los siguientes:

1. Los empleados rara vez realizan el mismo trabajo, incluso cuando tienen la misma descripción de trabajo, y rara vez tienen las mismas exposiciones.
2. Las prácticas de trabajo de los empleados pueden alterar significativamente la exposición.
3. Los trabajadores que se desplazan por el área de trabajo pueden estar expuestos de manera impredecible a varias fuentes de contaminantes durante el día.
4. El movimiento del aire en un lugar de trabajo puede aumentar de forma impredecible la exposición de los trabajadores que se encuentran a una distancia considerable de una fuente.
5. Las exposiciones pueden estar determinadas no por las tareas del trabajo sino por el ambiente de trabajo.

 

Duración de la muestra

Las concentraciones de agentes químicos en muestras de aire se miden directamente en el campo, obteniendo resultados inmediatos (en tiempo real o al azar), o se recolectan a lo largo del tiempo en el campo en medios de muestreo o en bolsas de muestreo y se miden en un laboratorio (integrado). ) (Lynch 1995). La ventaja del muestreo en tiempo real es que los resultados se obtienen rápidamente en el sitio y pueden capturar mediciones de exposiciones agudas a corto plazo. Sin embargo, los métodos en tiempo real son limitados porque no están disponibles para todos los contaminantes de interés y es posible que no sean lo suficientemente sensibles o precisos desde el punto de vista analítico para cuantificar los contaminantes objetivo. El muestreo en tiempo real puede no ser aplicable cuando el higienista ocupacional está interesado en exposiciones crónicas y requiere mediciones de promedio ponderado en el tiempo para comparar con OEL.

El muestreo en tiempo real se utiliza para evaluaciones de emergencia, obtención de estimaciones crudas de concentración, detección de fugas, monitoreo del aire ambiental y de la fuente, evaluación de controles de ingeniería, monitoreo de exposiciones a corto plazo de menos de 15 minutos, monitoreo de exposiciones episódicas, monitoreo de sustancias químicas altamente tóxicas ( monóxido de carbono), mezclas explosivas y control de procesos. Los métodos de muestreo en tiempo real pueden capturar concentraciones cambiantes a lo largo del tiempo y proporcionar información cualitativa y cuantitativa inmediata. El muestreo de aire integrado generalmente se realiza para monitoreo personal, muestreo de área y para comparar concentraciones con los OEL promedio ponderados en el tiempo. Las ventajas del muestreo integrado son que los métodos están disponibles para una amplia variedad de contaminantes; se puede utilizar para identificar incógnitas; la precisión y la especificidad son altas y los límites de detección suelen ser muy bajos. Las muestras integradas que se analizan en un laboratorio deben contener suficiente contaminante para cumplir con los requisitos analíticos mínimos detectables; por lo tanto, las muestras se recogen durante un período de tiempo predeterminado.

Además de los requisitos analíticos de un método de muestreo, la duración de la muestra debe coincidir con el propósito del muestreo. Para el muestreo de fuente, la duración se basa en el tiempo del proceso o ciclo, o cuando se anticipan picos de concentración. Para el muestreo de picos, las muestras deben recolectarse a intervalos regulares a lo largo del día para minimizar el sesgo e identificar picos impredecibles. El período de muestreo debe ser lo suficientemente corto para identificar los picos y, al mismo tiempo, proporcionar un reflejo del período de exposición real.

Para el muestreo personal, la duración coincide con el límite de exposición ocupacional, la duración de la tarea o el efecto biológico anticipado. Los métodos de muestreo en tiempo real se utilizan para evaluar exposiciones agudas a agentes irritantes, asfixiantes, sensibilizantes y alergénicos. El cloro, el monóxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno son ejemplos de productos químicos que pueden ejercer sus efectos rápidamente y en concentraciones relativamente bajas.

Los agentes de enfermedades crónicas, como el plomo y el mercurio, generalmente se toman muestras durante un turno completo (siete horas o más por muestra), utilizando métodos de muestreo integrados. Para evaluar las exposiciones de un turno completo, el higienista ocupacional usa una sola muestra o una serie de muestras consecutivas que cubren todo el turno. La duración del muestreo para las exposiciones que ocurren por menos de un turno completo generalmente se asocia con tareas o procesos particulares. Los trabajadores de la construcción, el personal de mantenimiento de interiores y las cuadrillas de mantenimiento de carreteras son ejemplos de trabajos con exposiciones vinculadas a las tareas.

¿Cuántas muestras y con qué frecuencia tomar muestras?

Las concentraciones de contaminantes pueden variar minuto a minuto, día a día y estación a estación, y la variabilidad puede ocurrir entre individuos y dentro de un individuo. La variabilidad de la exposición afecta tanto al número de muestras como a la precisión de los resultados. Las variaciones en la exposición pueden surgir de diferentes prácticas laborales, cambios en las emisiones contaminantes, el volumen de productos químicos utilizados, cuotas de producción, ventilación, cambios de temperatura, movilidad de los trabajadores y asignación de tareas. La mayoría de las campañas de muestreo se realizan durante un par de días al año; por lo tanto, las medidas obtenidas no son representativas de la exposición. El período durante el cual se recolectan las muestras es muy corto en comparación con el período sin muestreo; el higienista ocupacional debe extrapolar del período muestreado al no muestreado. Para el monitoreo de la exposición a largo plazo, cada trabajador seleccionado de un HEG debe ser muestreado varias veces en el transcurso de semanas o meses, y las exposiciones deben caracterizarse para todos los turnos. Mientras que el turno de día puede ser el más ocupado, el turno de noche puede tener la menor supervisión y puede haber fallas en las prácticas laborales.

Técnicas de medición

Muestreo activo y pasivo

Los contaminantes se recolectan en medios de muestreo ya sea tirando activamente una muestra de aire a través de los medios o permitiendo pasivamente que el aire llegue a los medios. El muestreo activo usa una bomba alimentada por batería y el muestreo pasivo usa difusión o gravedad para llevar los contaminantes al medio de muestreo. Los gases, vapores, partículas y bioaerosoles se recogen todos mediante métodos de muestreo activo; los gases y vapores también se pueden recolectar mediante muestreo por difusión pasiva.

Para gases, vapores y la mayoría de las partículas, una vez que se recolecta la muestra, se mide la masa del contaminante y se calcula la concentración dividiendo la masa por el volumen de aire muestreado. Para gases y vapores, la concentración se expresa en partes por millón (ppm) o mg/m³, y para las partículas la concentración se expresa en mg/m³ (Dinardi 1995).

En el muestreo integrado, las bombas de muestreo de aire son componentes críticos del sistema de muestreo porque las estimaciones de concentración requieren el conocimiento del volumen de aire muestreado. Las bombas se seleccionan según el caudal deseado, la facilidad de mantenimiento y calibración, el tamaño, el costo y la idoneidad para entornos peligrosos. El criterio de selección principal es el caudal: se utilizan bombas de bajo caudal (0.5 a 500 ml/min) para el muestreo de gases y vapores; Las bombas de alto caudal (de 500 a 4,500 ml/min) se utilizan para el muestreo de partículas, bioaerosoles y gases y vapores. Para asegurar volúmenes de muestra precisos, las bombas deben calibrarse con precisión. La calibración se realiza utilizando estándares primarios, como medidores de burbujas de jabón manuales o electrónicos, que miden directamente el volumen, o métodos secundarios, como medidores de prueba húmedos, medidores de gas seco y rotámetros de precisión que se calibran con métodos primarios.

Gases y vapores: medios de muestreo

Los gases y vapores se recolectan utilizando tubos adsorbentes sólidos porosos, percutores, monitores pasivos y bolsas. Los tubos absorbentes son tubos de vidrio huecos que se han llenado con un sólido granular que permite la adsorción de productos químicos sin cambios en su superficie. Los adsorbentes sólidos son específicos para grupos de compuestos; Los adsorbentes comúnmente utilizados incluyen carbón vegetal, gel de sílice y Tenax. El sorbente de carbón, una forma amorfa de carbono, no es eléctricamente polar y adsorbe preferentemente gases y vapores orgánicos. El gel de sílice, una forma amorfa de sílice, se utiliza para recolectar compuestos orgánicos polares, aminas y algunos compuestos inorgánicos. Debido a su afinidad por los compuestos polares, adsorberá el vapor de agua; por lo tanto, a una humedad elevada, el agua puede desplazar los productos químicos menos polares de interés del gel de sílice. Tenax, un polímero poroso, se utiliza para tomar muestras de concentraciones muy bajas de compuestos orgánicos volátiles no polares.

La capacidad de capturar con precisión los contaminantes en el aire y evitar la pérdida de contaminantes depende de la tasa de muestreo, el volumen de muestreo y la volatilidad y concentración del contaminante en el aire. La eficiencia de recolección de los adsorbentes sólidos puede verse afectada negativamente por el aumento de la temperatura, la humedad, el caudal, la concentración, el tamaño de las partículas del adsorbente y la cantidad de productos químicos que compiten entre sí. A medida que disminuya la eficiencia de recolección, se perderán sustancias químicas durante el muestreo y se subestimarán las concentraciones. Para detectar la pérdida o penetración de sustancias químicas, los tubos absorbentes sólidos tienen dos secciones de material granular separadas por un tapón de espuma. La sección frontal se usa para la recolección de muestras y la sección posterior se usa para determinar el avance. Se ha producido un avance cuando al menos del 20 al 25% del contaminante está presente en la sección posterior del tubo. El análisis de contaminantes de adsorbentes sólidos requiere la extracción del contaminante del medio usando un solvente. Para cada lote de tubos adsorbentes y productos químicos recolectados, el laboratorio debe determinar la eficiencia de desorción, la eficiencia de eliminación de productos químicos del adsorbente por parte del solvente. Para el carbón vegetal y el gel de sílice, el disolvente más utilizado es el bisulfuro de carbono. Para Tenax, los productos químicos se extraen mediante desorción térmica directamente en un cromatógrafo de gases.

Los impactadores suelen ser botellas de vidrio con un tubo de entrada que permite que el aire entre en la botella a través de una solución que recoge los gases y vapores por absorción, ya sea sin cambios en la solución o mediante una reacción química. Los percutores se utilizan cada vez menos en el control del lugar de trabajo, especialmente para el muestreo personal, porque pueden romperse y el medio líquido puede derramarse sobre el empleado. Hay una variedad de tipos de impactores, que incluyen botellas de lavado de gas, absorbentes en espiral, columnas de perlas de vidrio, impactores enanos y burbujeadores fritados. Todos los impactadores se pueden usar para recolectar muestras de área; el borboteador más utilizado, el borboteador enano, también se puede utilizar para muestreo personal.

Los monitores pasivos o de difusión son pequeños, no tienen partes móviles y están disponibles para contaminantes orgánicos e inorgánicos. La mayoría de los monitores orgánicos utilizan carbón activado como medio de recolección. En teoría, cualquier compuesto que pueda ser muestreado por un tubo absorbente de carbón y una bomba puede ser muestreado usando un monitor pasivo. Cada monitor tiene una geometría de diseño único para brindar una tasa de muestreo efectiva. El muestreo comienza cuando se retira la cubierta del monitor y finaliza cuando se vuelve a colocar la cubierta. La mayoría de los monitores de difusión son precisos para exposiciones promedio ponderadas en el tiempo de ocho horas y no son apropiados para exposiciones a corto plazo.

Las bolsas de muestreo se pueden utilizar para recoger muestras integradas de gases y vapores. Tienen propiedades de permeabilidad y adsorción que permiten el almacenamiento durante un día con pérdidas mínimas. Las bolsas están hechas de teflón (politetrafluoroetileno) y Tedlar (fluoruro de polivinilo).

Medios de muestreo: materiales particulados

El muestreo ocupacional para materiales particulados, o aerosoles, se encuentra actualmente en un estado de cambio; los métodos de muestreo tradicionales eventualmente serán reemplazados por métodos de muestreo selectivos por tamaño de partícula (PSS). Primero se discutirán los métodos tradicionales de muestreo, seguidos por los métodos PSS.

Los medios más comúnmente utilizados para recolectar aerosoles son filtros de fibra o membrana; la eliminación de aerosoles de la corriente de aire se produce por colisión y unión de las partículas a la superficie de los filtros. La elección del medio filtrante depende de las propiedades físicas y químicas de los aerosoles a muestrear, el tipo de muestreador y el tipo de análisis. Al seleccionar los filtros, se deben evaluar la eficiencia de recolección, la caída de presión, la higroscopicidad, la contaminación de fondo, la resistencia y el tamaño de los poros, que puede oscilar entre 0.01 y 10 μm. Los filtros de membrana se fabrican en una variedad de tamaños de poro y generalmente están hechos de éster de celulosa, cloruro de polivinilo o politetrafluoroetileno. La recolección de partículas ocurre en la superficie del filtro; por lo tanto, los filtros de membrana generalmente se usan en aplicaciones donde se realizará microscopía. Los filtros de éster de celulosa mixta se pueden disolver fácilmente con ácido y generalmente se usan para la recolección de metales para análisis por absorción atómica. Los filtros de nucleoporo (policarbonato) son muy resistentes y térmicamente estables y se utilizan para tomar muestras y analizar fibras de amianto mediante microscopía electrónica de transmisión. Los filtros de fibra generalmente están hechos de fibra de vidrio y se usan para tomar muestras de aerosoles como pesticidas y plomo.

Para exposiciones ocupacionales a aerosoles, se puede muestrear un volumen conocido de aire a través de los filtros, se puede medir el aumento total de masa (análisis gravimétrico) (mg/m³ aire), se puede contar el número total de partículas (fibras/cc) o se pueden identificar los aerosoles (análisis químico). Para cálculos de masa, se puede medir el polvo total que ingresa al muestreador o solo la fracción respirable. Para el polvo total, el aumento de masa representa la exposición por deposición en todas las partes del tracto respiratorio. Los muestreadores de polvo total están sujetos a errores debido a los fuertes vientos que atraviesan el muestreador y la orientación incorrecta del muestreador. Los vientos fuertes y los filtros orientados hacia arriba pueden provocar la acumulación de partículas adicionales y una sobreestimación de la exposición.

Para el muestreo de polvo respirable, el aumento de masa representa la exposición por depósito en la región de intercambio de gases (alveolar) del tracto respiratorio. Para recolectar solo la fracción respirable, se usa un preclasificador llamado ciclón para alterar la distribución del polvo en el aire que se presenta al filtro. Los aerosoles se introducen en el ciclón, se aceleran y giran, lo que hace que las partículas más pesadas se arrojen al borde de la corriente de aire y caigan en una sección de eliminación en la parte inferior del ciclón. Las partículas respirables de menos de 10 μm permanecen en la corriente de aire y son aspiradas y recogidas en el filtro para su posterior análisis gravimétrico.

Los errores de muestreo encontrados al realizar el muestreo de polvo total y respirable dan como resultado mediciones que no reflejan con precisión la exposición o se relacionan con efectos adversos para la salud. Por lo tanto, se ha propuesto PSS para redefinir la relación entre el tamaño de las partículas, el impacto adverso en la salud y el método de muestreo. En el muestreo PSS, la medición de partículas está relacionada con los tamaños que están asociados con efectos específicos para la salud. La Organización Internacional de Normalización (ISO) y la ACGIH han propuesto tres fracciones de masa de partículas: masa de partículas inhalables (IPM), masa de partículas torácicas (TPM) y masa de partículas respirables (RPM). IPM se refiere a partículas que se puede esperar que ingresen por la nariz y la boca, y reemplazarían la fracción de masa total tradicional. TPM se refiere a partículas que pueden penetrar el sistema respiratorio superior más allá de la laringe. RPM se refiere a partículas que son capaces de depositarse en la región de intercambio de gases del pulmón y reemplazarían la fracción de masa respirable actual. La adopción práctica del muestreo de PSS requiere el desarrollo de nuevos métodos de muestreo de aerosoles y límites de exposición ocupacional específicos de PSS.

Medios de muestreo: materiales biológicos

Existen pocos métodos estandarizados para el muestreo de material biológico o bioaerosoles. Aunque los métodos de muestreo son similares a los utilizados para otras partículas en el aire, se debe preservar la viabilidad de la mayoría de los bioaerosoles para garantizar la capacidad de cultivo en el laboratorio. Por lo tanto, son más difíciles de recolectar, almacenar y analizar. La estrategia para el muestreo de bioaerosoles implica la recolección directamente en agar nutritivo semisólido o el cultivo en placa después de la recolección en fluidos, la incubación durante varios días y la identificación y cuantificación de las células que han crecido. Los montículos de células que se han multiplicado en el agar se pueden contar como unidades formadoras de colonias (CFU) para bacterias u hongos viables, y unidades formadoras de placa (PFU) para virus activos. Con la excepción de las esporas, no se recomiendan los filtros para la recolección de bioaerosoles porque la deshidratación causa daño celular.

Los microorganismos viables en aerosol se recolectan utilizando impactadores de vidrio (AGI-30), muestreadores de hendidura e impactadores de inercia. Los impactadores recolectan bioaerosoles en líquido y el muestreador de hendidura recolecta bioaerosoles en portaobjetos de vidrio a grandes volúmenes y caudales. El impactador se utiliza con una a seis etapas, cada una de las cuales contiene una placa de Petri, para permitir la separación de partículas por tamaño.

La interpretación de los resultados del muestreo debe hacerse caso por caso porque no hay límites de exposición ocupacional. Los criterios de evaluación deben determinarse antes del muestreo; para las investigaciones del aire interior, en particular, las muestras tomadas fuera del edificio se utilizan como referencia de fondo. Una regla general es que las concentraciones deben ser diez veces mayores para sospechar contaminación. Cuando se utilizan técnicas de cultivos en placas, es probable que se subestimen las concentraciones debido a las pérdidas de viabilidad durante el muestreo y la incubación.

Muestreo de piel y superficie

No existen métodos estándar para evaluar la exposición de la piel a productos químicos y predecir la dosis. El muestreo de la superficie se realiza principalmente para evaluar las prácticas de trabajo e identificar posibles fuentes de absorción e ingestión por la piel. Se utilizan dos tipos de métodos de muestreo de superficies para evaluar el potencial dérmico y de ingestión: métodos directos, que implican el muestreo de la piel de un trabajador, y métodos indirectos, que implican el muestreo de superficies por frotamiento.

El muestreo directo de la piel implica colocar gasas sobre la piel para absorber los productos químicos, enjuagar la piel con solventes para eliminar los contaminantes y usar fluorescencia para identificar la contaminación de la piel. Las gasas se colocan en diferentes partes del cuerpo y se dejan expuestas o se colocan debajo del equipo de protección personal. Al final de la jornada laboral se retiran las almohadillas y se analizan en el laboratorio; la distribución de concentraciones de diferentes partes del cuerpo se utilizan para identificar las áreas de exposición de la piel. Este método es económico y fácil de realizar; sin embargo, los resultados son limitados porque las gasas no son buenos modelos físicos de las propiedades de absorción y retención de la piel, y las concentraciones medidas no son necesariamente representativas de todo el cuerpo.

Los enjuagues cutáneos implican limpiar la piel con solventes o colocar las manos en bolsas de plástico llenas de solventes para medir la concentración de químicos en la superficie. Este método puede subestimar la dosis porque solo se recoge la fracción no absorbida de sustancias químicas.

El monitoreo de fluorescencia se utiliza para identificar la exposición de la piel a sustancias químicas que emiten fluorescencia de forma natural, como los compuestos aromáticos polinucleares, y para identificar exposiciones a sustancias químicas en las que se han agregado intencionalmente compuestos fluorescentes. La piel se escanea con luz ultravioleta para visualizar la contaminación. Esta visualización proporciona a los trabajadores evidencia del efecto de las prácticas laborales sobre la exposición; se están realizando investigaciones para cuantificar la intensidad de la fluorescencia y relacionarla con la dosis.

Los métodos indirectos de muestreo por frotamiento involucran el uso de gasa, filtros de fibra de vidrio o filtros de papel de celulosa, para limpiar el interior de los guantes o respiradores, o la parte superior de las superficies. Se pueden agregar solventes para aumentar la eficiencia de recolección. A continuación, las gasas o los filtros se analizan en el laboratorio. Para estandarizar los resultados y permitir la comparación entre muestras, se utiliza una plantilla cuadrada para muestrear una muestra de 100 cm.² zona.

Medios biológicos

Las muestras de sangre, orina y aire exhalado son las muestras más adecuadas para el control biológico de rutina, mientras que el cabello, la leche, la saliva y las uñas se utilizan con menos frecuencia. El control biológico se realiza mediante la recogida de muestras de sangre y orina a granel en el lugar de trabajo y su análisis en el laboratorio. Las muestras de aire exhalado se recolectan en bolsas Tedlar, pipetas de vidrio especialmente diseñadas o tubos adsorbentes, y se analizan en el campo usando instrumentos de lectura directa o en el laboratorio. Las muestras de sangre, orina y aire exhalado se utilizan principalmente para medir el compuesto original sin cambios (el mismo químico que se muestra en el aire del lugar de trabajo), su metabolito o un cambio bioquímico (intermedio) que se ha inducido en el cuerpo. Por ejemplo, el compuesto original plomo se mide en la sangre para evaluar la exposición al plomo, el metabolito ácido mandélico se mide en la orina tanto para el estireno como para el etilbenceno, y la carboxihemoglobina es el intermedio medido en la sangre para la exposición al monóxido de carbono y al cloruro de metileno. Para el monitoreo de la exposición, la concentración de un determinante ideal estará altamente correlacionada con la intensidad de la exposición. Para el control médico, la concentración de un determinante ideal estará altamente correlacionada con la concentración en el órgano diana.

El momento de la recolección de muestras puede afectar la utilidad de las mediciones; las muestras deben recolectarse en momentos que reflejen con mayor precisión la exposición. El tiempo está relacionado con la vida media biológica de excreción de una sustancia química, que refleja qué tan rápido se elimina una sustancia química del cuerpo; esto puede variar de horas a años. Las concentraciones en órganos diana de sustancias químicas con vidas medias biológicas cortas siguen de cerca la concentración ambiental; las concentraciones de órganos diana de sustancias químicas con vidas medias biológicas prolongadas fluctúan muy poco en respuesta a exposiciones ambientales. Para los productos químicos con vidas medias biológicas cortas, menos de tres horas, se toma una muestra inmediatamente al final de la jornada laboral, antes de que las concentraciones disminuyan rápidamente, para reflejar la exposición de ese día. Las muestras se pueden tomar en cualquier momento para productos químicos con vidas medias largas, como los bifenilos policlorados y el plomo.

Monitores en tiempo real

Los instrumentos de lectura directa proporcionan una cuantificación en tiempo real de los contaminantes; la muestra se analiza dentro del equipo y no requiere análisis de laboratorio fuera del sitio (Maslansky y Maslansky 1993). Los compuestos se pueden medir sin recolectarlos primero en medios separados, luego enviarlos, almacenarlos y analizarlos. La concentración se lee directamente de un medidor, una pantalla, un registrador de gráficos de tira y un registrador de datos, o de un cambio de color. Los instrumentos de lectura directa se utilizan principalmente para gases y vapores; algunos instrumentos están disponibles para monitorear partículas. Los instrumentos varían en costo, complejidad, confiabilidad, tamaño, sensibilidad y especificidad. Incluyen dispositivos simples, como tubos colorimétricos, que usan un cambio de color para indicar la concentración; instrumentos dedicados que son específicos para un producto químico, como indicadores de monóxido de carbono, indicadores de gas combustible (explosímetros) y medidores de vapor de mercurio; e instrumentos de inspección, como espectrómetros infrarrojos, que analizan grandes grupos de productos químicos. Los instrumentos de lectura directa utilizan una variedad de métodos físicos y químicos para analizar gases y vapores, incluidos conductividad, ionización, potenciometría, fotometría, trazadores radiactivos y combustión.

Los instrumentos portátiles de lectura directa comúnmente utilizados incluyen cromatógrafos de gases alimentados por batería, analizadores de vapor orgánico y espectrómetros infrarrojos. Los cromatógrafos de gases y los monitores de vapor orgánico se utilizan principalmente para el control ambiental en sitios de desechos peligrosos y para el control del aire ambiental de la comunidad. Los cromatógrafos de gases con detectores apropiados son específicos y sensibles, y pueden cuantificar sustancias químicas en concentraciones muy bajas. Los analizadores de vapor orgánico generalmente se usan para medir clases de compuestos. Los espectrómetros infrarrojos portátiles se utilizan principalmente para el control ocupacional y la detección de fugas porque son sensibles y específicos para una amplia gama de compuestos.

Hay disponibles pequeños monitores personales de lectura directa para algunos gases comunes (cloro, cianuro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, hidracina, oxígeno, fosgeno, dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno y monóxido de carbono). Acumulan mediciones de concentración a lo largo del día y pueden proporcionar una lectura directa de la concentración promedio ponderada en el tiempo, así como proporcionar un perfil detallado de contaminantes para el día.

Los tubos colorimétricos (tubos detectores) son fáciles de usar, económicos y están disponibles para una amplia variedad de productos químicos. Se pueden usar para identificar rápidamente las clases de contaminantes del aire y proporcionar estimaciones aproximadas de las concentraciones que se pueden usar al determinar los caudales y volúmenes de la bomba. Los tubos colorimétricos son tubos de vidrio llenos de material granular sólido que ha sido impregnado con un agente químico que puede reaccionar con un contaminante y crear un cambio de color. Después de romper los dos extremos sellados de un tubo, un extremo del tubo se coloca en una bomba manual. El volumen recomendado de aire contaminado se muestrea a través del tubo usando un número específico de golpes de bomba para un químico en particular. Se produce un cambio de color o una mancha en el tubo, generalmente en dos minutos, y la duración de la mancha es proporcional a la concentración. Algunos tubos colorimétricos se han adaptado para el muestreo de larga duración y se utilizan con bombas alimentadas por batería que pueden funcionar durante al menos ocho horas. El cambio de color producido representa una concentración promedio ponderada en el tiempo. Los tubos colorimétricos son buenos tanto para análisis cualitativos como cuantitativos; sin embargo, su especificidad y precisión son limitadas. La precisión de los tubos colorimétricos no es tan alta como la de los métodos de laboratorio o muchos otros instrumentos en tiempo real. Hay cientos de tubos, muchos de los cuales tienen sensibilidades cruzadas y pueden detectar más de una sustancia química. Esto puede resultar en interferencias que modifican las concentraciones medidas.

Los monitores de aerosol de lectura directa no pueden distinguir entre contaminantes, por lo general se usan para contar o determinar el tamaño de las partículas y se usan principalmente para detectar, no para determinar TWA o exposiciones agudas. Los instrumentos en tiempo real utilizan propiedades ópticas o eléctricas para determinar la masa total y respirable, el recuento de partículas y el tamaño de las partículas. Los monitores de aerosoles de dispersión de luz, o fotómetros de aerosoles, detectan la luz dispersada por partículas a medida que pasan a través de un volumen en el equipo. A medida que aumenta el número de partículas, aumenta la cantidad de luz dispersada y es proporcional a la masa. Los monitores de aerosoles que dispersan la luz no se pueden usar para distinguir entre tipos de partículas; sin embargo, si se usan en un lugar de trabajo donde hay una cantidad limitada de polvo presente, la masa se puede atribuir a un material en particular. Los monitores de aerosol fibroso se utilizan para medir la concentración en el aire de partículas como el asbesto. Las fibras se alinean en un campo eléctrico oscilante y se iluminan con un láser de neón de helio; los pulsos de luz resultantes son detectados por un tubo fotomultiplicador. Los fotómetros atenuadores de luz miden la extinción de la luz por partículas; la relación entre la luz incidente y la luz medida es proporcional a la concentración.

Técnicas analíticas

Hay muchos métodos disponibles para analizar muestras de laboratorio en busca de contaminantes. Algunas de las técnicas más utilizadas para cuantificar gases y vapores en el aire incluyen la cromatografía de gases, la espectrometría de masas, la absorción atómica, la espectroscopia infrarroja y ultravioleta y la polarografía.