La contaminación del aire, que básicamente está causada por el incremento del uso de automóviles para el transporte personal o de mercancías, afecta los interiores de nuestras casas así como las calles de nuestras ciudades y es un problema en alza en el mundo entero que paulatinamente ha ido afectando también las zonas más remotas de nuestro planeta.

Esta contaminación tiene dos componentes, las partículas o aerosoles y los gases. Dado el origen de la contaminación, los gases más característicos de las zonas contaminadas son el NOx (óxidos de nitrógeno) y el O3 (ozono). El primero de estos gases se produce directamente en los motores de combustión de gasolina o gasoil, mientras que el segundo se produce como consecuencia de complejas reacciones en la propia atmósfera en las que precisamente son los óxidos de nitrógeno uno de los reactivos principales que finalmente crean el ozono como un producto secundario final. Ambos gases (NOx y O3 ) se detectan tanto en las zonas de emisión (principalmente núcleos urbanos donde es el automóvil la base del transporte de personas y mercancías) como en zonas muy alejadas de las mismas hacia donde estos contaminantes atmosféricos son transportados empujados por el viento. Esta contaminación de fondo que afecta zonas de la Tierra supuestamente limpias ha ido aumentando de manera significativa en las últimas décadas tal como se ha observado en numerosas investigaciones llevadas a cabo en diferentes puntos de nuestro planeta.

La contaminación por gases y partículas tiene efectos indeseables en la salud ya que aumenta el riesgo de padecer enfermedades respiratorias, mentales, coronarias y cancerosas. Por esta razón la observación y medida de los niveles de contaminación es conveniente realizarla de manera sistemática como un medio para conocer la calidad medioambiental del aire de los entornos donde vivimos.

La medida de la contaminación con sencillos equipos electrónicos no ha sido una tarea sencilla hasta ahora. Sin embargo en los últimos años han ido apareciendo en el mercado sencillos equipos dotados de sensores electroquímicos sensibles a la presencia de diferentes gases atmosféricos en bajas concentraciones. Estos sensores electroquímicos se pueden controlar mediante tarjetas de fácil programación, como por ejemplo lo es la tarjeta ARDUINO, permitiéndonos así la construcción DIY de equipos electrónicos que pueden ser usados para monitorizar la calidad ambiental del aire que respiramos.

En este post vamos a describir como llevar a cabo la construcción de una ESTACION ARDUINO DE MEDIDA DE LA CONTAMINACIÓN capaz de medir los niveles de contaminación de NO2 y O3, así como los de los niveles de concentración de aerosoles.

Para construir este equipo de medida hemos utilizado los siguientes elementos (Figura 1):
-1 Tarjeta ARDUINO MEGA
-1 SENSOR NO2 Alphasense (Sensor NO2-B43F más su placa de control 000-OISB-O2)
-1 SENSOR O3 Alphasense (Sensor OX-B431 más su placa de control 000-OISB-O3)
-1 Medidor de partículas DSM501
-1 Sensor SHT15 de temperatura y humedad
-1 CI LM358 (Amplificador OPERACIONAL)
-1 Módulo Lector/Grabador micro SD para Arduino
-1 BT HC05
-1 Tarjeta de RELOJ DS1307 para Arduino
-2 POWER BANK de 3000 mAh
-Cables y conectores


Figura 1. Montaje de todos los elementos del medidor de contaminación y su empaquetamiento final en una caja realizada con impresora 3D

En este link

http://e-ao.org/Apuntes/ozonometro.pdf

tenéis una documentación más completa que os permitirá poder construir este equipo.

Finalmente señalaremos que las comparaciones de las medidas realizadas con el sistema construido y las observadas con equipos calibrados presentan una buena correlación como se muestra en la figura 2. Para ello hay que desarrollar unas expresiones lineales que liguen los datos medidos por el ARDUINO y los observados por un equipo calibrado, especialmente para el caso del ozono y el medidor de partículas, ya que tanto el sensor alfasense de ozono y el medidor de partículas DMS501, se ven afectados por la humedad y la temperatura e incluso, en el caso del medidor de ozono, por las propias concentraciones de dióxidos de nitrógeno.


Figura 2. Comparación de medidas del equipo ARDUINO y un medidor calibrado de ozono