Métodos de captación

2.1 Tipo de muestreador

En los estudios sobre Aerobiología tradicionalmente se han utilizado diversos métodos de monitorizaje del aire que se basan en distintos principios.

Previamente a la elección de un método de captura de partículas biológicas en el aire es necesario fijar el objetivo u objetivos que se pretenden alcanzar, que pueden estar comprendidos entre los siguientes:

a.- Obtener un registro continuo de la atmósfera o realizar muestreos cortos e intermitentes
b.- Obtener datos horarios, diarios o semanales
c.- Identificar y realizar un recuento sobre el número total de partículas presentes en el aire o sólo de aquellas que son viables
d.- Estudiar un grupo taxonómico en concreto o el contenido de las partículas presentes en el aire
e.- Obtener un valor acerca de la lluvia polínica o un valor que represente el número de partículas por volumen de aire

El objetivo principal de la REA ha sido desde el principio crear una base de datos sobre el contenido de polen y esporas en el aire a través de un registro continuo de la atmósfera mediante el uso de un captador que facilite la detección de estas partículas.

En la REA se utilizan de forma normalizada captadores de partículas volumétricos por succión, basados en el principio del impacto (Hirst, 1952). Estos captadores permiten obtener datos homologables independientemente de las características biogeográficas y bioclimáticas de la zona en la que se realice el muestreo. Estos aparatos permiten asimismo, obtener datos horarios a lo largo de todo el día. El caudal de succión es de 10 litros de aire/min, similar al volumen de inhalación de aire por el pulmón humano.

Se trata de un sistema de monitorizaje utilizado por todos los grupos de trabajo de los diferentes países componentes en la European Aeroallergen Network (EAN) en la cual se encuentra integrada la REA.

Entre las ventajas de utilizar captadores tipo Hirst se citan la robustez del aparato, que ha de permanecer ubicado en el exterior sometido a las inclemencias meteorológicas, la simplicidad de su manejo, su eficacia y los mínimos requerimientos que necesita para su funcionamiento ya que, una vez elegido el sitio de ubicación, sólo es necesario disponer de una toma de corriente permanente y de un sistema de anclaje a la superficie.

Existen dos marcas comerciales disponibles actualmente en el mercado basadas en el método Hirst, que pueden funcionar de forma autónoma durante una semana con la posibilidad de obtener datos diarios y horarios; éstos son el modelo VPPS 2000 de Lanzoni s.r.l., Italia, y Burkard 7-day recorder spore-trap, de Burkard Manufacturing Co. Ltd., UK.  Las características técnicas de estos aparatos vienen detalladas en las especificaciones incluidas en dichos equipos.

2.2 Unidades de los muestreadores volumétricos de succión

Como ya se ha comentado, el muestreador volumétrico de succión basado en el principio del impacto según el modelo inicial diseńado por Hirst (1952), es el actualmente utilizado en todas las estaciones de muestreo adscritas a la Red Española de Aerobiología (REA). Es este es uno de los requisitos indispensables recogido en el Protocolo de funcionamiento de la REA (Domínguez et al., 1992). En sus inicios, este equipo fue específicamente diseńado para la captación de esporas fúngicas en función del tiempo. En la actualidad se han introducido modificaciones que posibilitan la captación con alta eficacia de material particular sólido aerovagante, de origen biológico y no biológico, de un rango de diámetro comprendido entre 1 y 100 micrómetros.

El muestreador consta básicamente de tres unidades: unidad de impacto, veleta y bomba de vacío.

La unidad de impacto consta de un orificio de entrada, de 14 x 2 mm, y de un soporte circular (tambor) sobre el que quedan adheridas las partículas. Este soporte circular se encuentra conectado a un reloj con un mecanismo de giro que posibilita el movimiento del soporte a razón de 2mm cada hora. De esta forma, se puede realizar el muestreo continuo de la atmósfera y obtener datos tanto horarios como diarios.

Sobre el soporte circular se dispone un fragmento de cinta de Melinex® impregnada de sustancia adhesiva, para que las partículas que son succionadas desde el exterior a cierta velocidad puedan quedar adheridas, minimizando en lo posible los efectos de rebote.

La veleta se encuentra adosada al exterior de la estructura metálica que protege la unidad de impacto y su función es la de mantener el orificio de entrada en la dirección de los vientos dominantes. De esta manera, la eficacia de captación de las partículas que son aerotransportadas con las corrientes de aire es mayor.

La bomba de vacío permite la succión de un volumen de aire determinado, regulable a partir de un sistema de ajuste. El caudal de succión ajustado para realizar el análisis de las partículas aerotransportadas en el aire es de 10 litros/min, similar al volumen de inhalación de aire por el pulmón humano.

Figura 3: A. Aparato volumétrico tipo Hirst (Hirst, 1952);  B. Unidad de impacto.

2.3 Condiciones para la  ubicación de los muestreadores

Además de lo comentado en el apartado anterior, es preciso determinar unas mínimas condiciones de instalación, recomendables para los estudios de Aerobiología y adoptadas como normas de ubicación de los captadores operativos en la Red Espańola de Aerobiología. Estas serían las siguientes:

1. Se debe colocar sobre una superficie horizontal, plana, de fácil acceso.

2. Evitar que los edificios colindantes hagan de pantalla e impidan el flujo libre del aire. Se recomienda ubicar el muestreador encima de un edificio a una altura que depende de la ciudad y de la altura de los edificios circundantes al emplazamiento seleccionado.

3. Es aconsejable ubicar el muestreador a cierta elevación sobre esta superficie de instalación, para evitar asimismo los efectos del rozamiento de las capas de aire. Esto puede conseguirse con una torreta de ensamblaje que lo eleva sobre la superficie elegida. Algunos estudios revelan la existencia de turbulencias a nivel del suelo provocadas por el rozamiento de las capas inferiores del aire con la superficie del mismo.

4. Debe evitarse en lo posible la proximidad del captador a fuentes de emisión masiva de partículas, tanto fijas como móviles, de material biológico y no biológico. La existencia de poblaciones vegetales monoespecíficas en el entorno inmediato al de ubicación del equipo de muestreo propiciará la sobrerepresentación de algún tipo polínico sobre otros, lo que origina datos distorsionados y no representativos del radio de cobertura geográfica del muestreador. La proximidad a fuentes de material no biológico tanto fijas como móviles puede, por otro lado, favorecer una masiva presencia de residuos en las muestras, lo que incrementa de forma considerable la dificultad en la identificación.

5. Evitar instalar el aparato cerca del borde del edificio para eliminar en lo posible las turbulencias generadas por el choque del viento contra el obstáculo.

2.4 Puesta en marcha de los muestreadores

Una vez ubicado el captador se debe asegurar que el anclaje a la superficie sea firme, ya que estará expuesto en ocasiones a velocidades de viento muy elevadas.

Tras la instalación y fijación del muestreador, sólo es necesaria la conexión a una toma de corriente eléctrica permanente, ya que hay que asegurar suministro eléctrico continuo al mecanismo de succión que lleva incluido en su interior. Es conveniente proteger el cable de conexión con alguna cubierta aislante.

Figura 4: Captador instalado en la azotea de la Facultad de Ciencias de la Educación a unos 15 metros del nivel del suelo. Levantado del suelo de la azotea por una torreta metálica. Universidad de Córdoba.

La bomba de succión comenzará a funcionar en el momento en que se enchufe el cable de conexión a la fuente de alimentación eléctrica. Será apreciable por el sonido de aspiración del aparato.

En la preparación de la unidad de toma de muestras, un primer paso tiene lugar en el laboratorio donde se dispone sobre el soporte circular, denominado tambor, una cinta de Melinex impregnada con un adhesivo. El tambor permite obtener registros durante los 7 días de la semana.

El adhesivo utilizado para la retención de las partículas succionadas debe reunir las siguientes características:

1. Debe ser insoluble en agua;  2. No debe secarse ni evaporarse; 3. El grosor de la película extendida debe permanecer inalterable en el tiempo, no cambiar con la temperatura ni con la humedad; 4. Debe tener buena capacidad de retención y evitar el rebote de las partículas impactadas; 5. No debe permitir el crecimiento de hongos ni bacterias; 6.  No debe ser opaco bajo la luz del microscopio; 6. Debe ser fácil de utilizar.

Dentro del protocolo de trabajo de la REA se utiliza un fluido de silicona de la marca LANZONI s.r.l. ®. Esta sustancia, compuesta de una solución de silicona pura diluida en Tetracloruro de carbono tiene, como ventaja, entre otras características, la de permanecer inalterable en sus propiedades físicas en el rango de temperaturas comprendido entre los ¬20 y los +150C, con lo cual la hace adecuada para todas las zonas bioclimáticas del país.

 El adhesivo es extendido sobre la cinta de Melinex utilizando una brocha de diámetro similar al de la cinta. Esta acción debe realizarse en campana de gases debido al carácter tóxico y volátil del tetracloruro de carbono que interviene como diluyente en la mezcla de silicona.

Figura 5: Aplicación de fluido de silicona sobre la cinta de Melinex dispuesta sobre el tambor.

Una vez preparado el tambor con la cinta impregnada en adhesivo,  éste se transporta hasta el lugar donde se encuentra ubicado el muestreador protegido en un recipiente o porta-tambor metálico, herméticamente cerrado, para eliminar la posibilidad de contaminación durante el transporte. De esta forma también se minimizan los riesgos de roce con la cinta de Melinex.

Una vez en el lugar donde se encuentra el aparato y antes del inicio en el manejo de la unidad de impacto hay que fijar la veleta para que se pueda proceder sin problema.

Figura 6: Fijación de la veleta en el modelo Burkard 7-day recorder spore trap.

Con el cabezal de la unidad de impacto cerrada, se debe comprobar que el volumen de succión es el adecuado, 10 litros/min, ajustando el medidor de flujo de forma adecuada a la ranura de succión. De no ser así, puede ajustarse con la tuerca existente para este fin (exterior en el modelo de Lanzoni e interior en el de Burkard). Esta comprobación debe realizarse semanalmente.

Figura 7: Comprobación de volumen de succión en el modelo 7-day recorder Burkard spore-trap.

El mecanismo de relojería conectado a la unidad de impacto debe activarse manualmente una vez por semana. Para ello se utiliza la tuerca o llave, según modelo, y se hace girar en sentido contrario a las agujas del reloj hasta llegar al tope, sin forzar. Deberá oírse el sonido típico del reloj al comenzar a funcionar. Sobre el reloj también se encuentra el dispositivo de ajuste del tambor, que quedará fijado al mismo gracias a una tuerca. Es importante colocar el tambor en la posición indicada como inicio del muestreo, ya que así se podrá conocer la secuencia en la toma de muestras durante todo el periodo muestreado, correspondiendo al primer día la longitud de cinta inmediatamente posterior a las bandas indicadoras del inicio de muestreo.

Figura 8 (izqda.): Colocación del tambor en posición correcta.
Figura 9 (dcha.): Dando cuerda al reloj de la unidad de impacto.

Posteriormente, el cabezal conteniendo la unidad de impacto se introduce en el resto de carcasa metálica del aparato utilizando el carril de guía existente. Se cierra herméticamente para evitar pérdidas de vacío y error en el volumen de succión. Es el momento de liberar la veleta, que habrá estado fija durante todo el proceso gracias a un tornillo de anclaje.

Figura 10: Introducción del cabezal en el interior de la carcasa de la unidad de impacto.