Análisis de aire y contaminación atmosférica: principales contaminantes y análisis de PM2,5, PM10 y metales
La calidad del aire ambiente —el aire exterior de la baja troposfera, excluidos los lugares de trabajo— se evalúa en España conforme al Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, que fija los objetivos de calidad de cada contaminante (anexo I), los objetivos de calidad de los datos (anexo V) y los métodos de referencia (anexo VII). Este tema repasa los contaminantes principales y el análisis del material particulado y de sus metales.
1. Contaminación atmosférica y conceptos básicos
La contaminación atmosférica procede de las emisiones de gases y material particulado de la actividad humana y de fuentes naturales. Se llaman aportaciones de fuentes naturales las no causadas directa ni indirectamente por el ser humano: erupciones volcánicas, actividad sísmica o geotérmica, incendios forestales no intencionados, fuertes vientos, aerosoles marinos, resuspensión y transporte de partículas de regiones áridas (en España, las intrusiones de polvo africano).
Los contaminantes pueden ser primarios (emitidos directamente) o secundarios (formados en la atmósfera a partir de precursores gaseosos), como el ozono troposférico o parte de las partículas.
Definiciones del RD 102/2011 (art. 2):
| Término | Significado |
|---|---|
| Valor límite | Nivel fijado con base científica para evitar, prevenir o reducir efectos nocivos, que debe alcanzarse en un período determinado y no superarse una vez alcanzado. |
| Valor objetivo | Nivel que deberá alcanzarse en la medida de lo posible en un momento determinado. |
| Umbral de información | Nivel a partir del cual una exposición breve supone riesgo para los grupos especialmente vulnerables y obliga a informar de inmediato. |
| Umbral de alerta | Nivel a partir del cual una exposición breve supone riesgo elevado para el conjunto de la población y exige medidas excepcionales e inmediatas. |
| Mediciones fijas / indicativas | Fijas: en lugares fijos, continuas o aleatorias, con número suficiente de medidas. Indicativas: con objetivos de cobertura temporal menos estrictos. |
2. Principales contaminantes
2.1. Origen y efectos (según MITECO)
-
Partículas (PM2,5 y PM10): las PM2,5 se consideran el contaminante con mayor impacto en la salud por su capacidad de penetrar profundamente en el sistema respiratorio y alcanzar el torrente sanguíneo; se asocian a enfermedades cardiovasculares y respiratorias.
-
Dióxido de nitrógeno (NO₂): procede principalmente de la quema de combustibles fósiles y es un indicador representativo del tráfico; se asocia a mortalidad total, cardiovascular y respiratoria.
-
Ozono troposférico (O₃): contaminante secundario formado con radiación solar a partir de precursores, principalmente NOₓ y compuestos orgánicos volátiles; sus niveles más altos se dan en zonas alejadas de los focos, a menudo rurales cercanas a núcleos urbanos. Su carácter oxidante irrita mucosas y reduce la función pulmonar.
-
Dióxido de azufre (SO₂): de origen principalmente antropogénico, por quema de combustibles fósiles y fundición de materiales con azufre.
-
Monóxido de carbono (CO): emitido sobre todo por la combustión incompleta de combustibles fósiles.
-
Metales: los más relevantes en España son arsénico, plomo, cadmio, cromo, níquel y zinc; la exposición se produce principalmente por inhalación de partículas en suspensión, y su concentración aumenta cerca de fuentes industriales, con el tráfico y en episodios de polvo mineral.
-
Otros regulados: benceno, benzo(a)pireno (indicador de los hidrocarburos aromáticos policíclicos).
2.2. Objetivos de calidad del RD 102/2011 (protección de la salud)
| Contaminante | Período | Valor | Tipo |
|---|---|---|---|
| SO₂ | 1 hora | 350 µg/m³, no más de 24 veces/año | Valor límite |
| 24 horas | 125 µg/m³, no más de 3 veces/año | Valor límite | |
| NO₂ | 1 hora | 200 µg/m³, no más de 18 veces/año | Valor límite |
| Año civil | 40 µg/m³ | Valor límite | |
| PM10 | 24 horas | 50 µg/m³, no más de 35 veces/año | Valor límite |
| Año civil | 40 µg/m³ | Valor límite | |
| PM2,5 | Año civil | 25 µg/m³ (fase I, desde el 1/1/2015); 20 µg/m³ (fase II, indicativo, 1/1/2020) | Valor límite |
| Plomo | Año civil | 0,5 µg/m³ | Valor límite |
| Benceno | Año civil | 5 µg/m³ | Valor límite |
| CO | Máxima diaria de medias móviles de 8 h | 10 mg/m³ | Valor límite |
| O₃ | Máxima diaria de medias móviles de 8 h | 120 µg/m³, no más de 25 días/año (promedio de 3 años) | Valor objetivo |
| Arsénico | Año, en la fracción PM10 | 6 ng/m³ | Valor objetivo |
| Cadmio | Año, en PM10 | 5 ng/m³ | Valor objetivo |
| Níquel | Año, en PM10 | 20 ng/m³ | Valor objetivo |
| Benzo(a)pireno | Año, en PM10 | 1 ng/m³ | Valor objetivo |
Umbrales (media 24 h o móvil de 24 h) para partículas: PM10 — activación 40, información 50, alerta 80 µg/m³; PM2,5 — activación 25, información 35, alerta 50 µg/m³. Para gases (promedio horario): SO₂ — información 350 y alerta 500 µg/m³; NO₂ — información 200 y alerta 400 µg/m³ (las alertas, superadas durante tres horas consecutivas en un área de al menos 100 km² o en toda la zona); O₃ — información 180 y alerta 240 µg/m³.
El arsénico, cadmio, níquel y benzo(a)pireno se miden en la fracción PM10, por lo que el análisis de metales se hace sobre los filtros de partículas.
2.3. Métodos de referencia de los gases (anexo VII)
| Contaminante | Método de referencia |
|---|---|
| SO₂ | Fluorescencia ultravioleta (UNE-EN 14212) |
| NO₂ y NOₓ | Quimioluminiscencia (UNE-EN 14211) |
| CO | Espectroscopía infrarroja no dispersiva (UNE-EN 14626) |
| O₃ | Fotometría ultravioleta (UNE-EN 14625) |
| Benceno | UNE-EN 14662 (partes 1 a 3; la parte 3, muestreo automático por aspiración con cromatografía de gases in situ) |
Para los contaminantes gaseosos el volumen se refiere a 293 K y 101,3 kPa.
3. Análisis de PM10 y PM2,5
3.1. Definición
-
PM10: partículas que pasan a través del cabezal de tamaño selectivo del método de referencia (UNE-EN 12341) para un diámetro aerodinámico de 10 µm con una eficiencia de corte del 50 %.
-
PM2,5: ídem para un diámetro aerodinámico de 2,5 µm con eficiencia de corte del 50 %.
3.2. Método de referencia: gravimetría
El método de referencia para el muestreo y la medición de PM10 y PM2,5 es el de la norma UNE-EN 12341:2015, método de medición gravimétrico normalizado para la determinación de la concentración másica PM10 o PM2,5. Su principio:
-
Se aspira un volumen de aire conocido a caudal controlado a través del cabezal de corte de la fracción deseada.
-
Las partículas quedan retenidas en un filtro previamente acondicionado y pesado.
-
Tras el muestreo el filtro se acondiciona de nuevo y se pesa; la concentración es masa recogida / volumen de aire muestreado (µg/m³), normalmente con resolución diaria (24 h).
Para las partículas, el volumen se expresa en condiciones ambientales de temperatura y presión en el momento de la medida (anexo VII, C), no en condiciones de referencia.
Ejemplo de aplicación en el estudio de PM en España para el Ministerio de Medio Ambiente (CSIC-CIEMAT-ISCIII-Universidad de Huelva): captadores gravimétricos de alto volumen (30 m³/h) con cabezales de corte para PM10 y PM2,5; filtros de fibra de cuarzo, acondicionados y tarados en laboratorio; antes de cada pesada, para evitar la interferencia de la humedad, el filtro se acondicionó 48 h a temperatura y humedad relativa controladas (22 ºC y 50 %); los caudales de aspiración se calibraron al inicio del muestreo.
3.3. Métodos automáticos y equivalencia
Además de la gravimetría se usan equipos automáticos con resolución horaria: monitores de atenuación beta (absorción de radiación beta por el filtro antes y después de recoger las partículas), equipos tipo TEOM y contadores ópticos. El RD 102/2011 permite emplear otro método si se demuestra que da resultados equivalentes o, para las partículas, que guarda una relación coherente con el método de referencia; en ese caso los resultados se corrigen para equipararlos a los del método de referencia (anexo VII, B). En el estudio citado, los datos automáticos se corrigieron con respecto a los gravimétricos.
3.4. Calidad de los datos (anexo V)
Para partículas y plomo en medición fija: incertidumbre 25 % y captura mínima de datos 90 %; en medición indicativa: incertidumbre 50 %, captura mínima 90 % y periodicidad mínima 14 % (una medición por semana al azar o ocho semanas distribuidas uniformemente a lo largo del año).
4. Análisis de metales en partículas
4.1. Método de referencia
-
Plomo, arsénico, cadmio y níquel: método de referencia UNE-EN 14902, método normalizado para la medida de Pb, Cd, As y Ni en la fracción PM10 de la materia particulada en suspensión; la toma de muestras de As, Cd y Ni es la de la UNE-EN 12341:2015 (es decir, se recoge la PM10 en filtro y después se analiza).
-
Depósitos de As, Cd, Pb y Ni: UNE-EN 15841; mercurio gaseoso total: UNE-EN 15852; benzo(a)pireno: UNE-EN 15549.
4.2. Procedimiento analítico
El filtro de PM10 (o PM2,5) se somete a una digestión ácida que disuelve los metales y la disolución se analiza por espectrometría atómica. Procedimiento aplicado en el estudio de PM para el Ministerio (CSIC):
-
Una mitad del filtro se introduce en una bomba de PFA con HNO₃ y HF y se mantiene 8 h a 90 ºC.
-
Se añade HClO₄ y se evapora a sequedad sobre placa a 200 ºC.
-
El residuo se redisuelve en HNO₃ y se enrasa con agua de grado MilliQ (disolución final al 5 % de HNO₃).
-
Análisis por ICP-MS e ICP-AES (técnicas de plasma acoplado inductivamente) de elementos mayoritarios y trazas.
Control de calidad: blancos de filtros (sus contenidos se restan de las muestras) y materiales de referencia certificados analizados con el mismo procedimiento. Otras fracciones del filtro se usan para iones solubles (lixiviado con agua y cromatografía iónica) y para carbono (analizador elemental y método termo-óptico).
Fuentes: BOE, Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del aire (texto consolidado, última actualización 25/01/2023) (https://www.boe.es/buscar/act.php?id=BOE-A-2011-1645); MITECO, Evaluación de la calidad del aire en España. Año 2024 (https://www.miteco.gob.es/content/dam/miteco/es/calidad-y-evaluacion-ambiental/sgalsi/atm%C3%B3sfera-y-calidad-del-aire/informes/2025-08-04_Informe_evaluacion_calidad_aire_Espana_2024.pdf); MITECO (IDÆA-CSIC, CIEMAT, ISCIII, Universidad de Huelva), Niveles, composición y fuentes de PM10, PM2.5 y PM1 en España (https://www.miteco.gob.es/content/dam/miteco/es/calidad-y-evaluacion-ambiental/temas/atmosfera-y-calidad-del-aire/informe_completo2007_tcm30-187949.pdf). Consultadas el 07/10/2026.