La contaminación del aire es responsable de 6.5 millones de muertes en todo el mundo cada año según un informe de la Organización Mundial de la Salud hecho público en 2016. Una medida importante de la contaminación del aire es la concentración de partículas en el aire. Como parte del Departamento de Medio Ambiente, Alimentación y Medio Rural (DEFRA) red, el Laboratorio Nacional de Física (NPL) calibra y mantiene tres contadores de partículas. Visitamos NPL durante su Open House a principios de este mes y habló con jordan tompkins, científico investigador superior del grupo de metrología de partículas y gases del NPL, sobre cómo "cuentan" las nanopartículas individuales en amperios.

"Lo que te gustaría hacer es pasar una partícula a través de un [rayo] láser, rompe el [rayo] láser, cuentas la partícula”, dice Tompkins. “Las nanopartículas son demasiado pequeñas para hacer eso, por lo que hay que cultivarlas”.

Explica cómo los contadores calientan el alcohol butanol y luego lo enfrían a través de un condensador que contiene las nanopartículas. “Las nanopartículas actúan como sitios de nucleación, por lo que ahora hay una gota de butanol donde estaba la nanopartícula, y esto es lo suficientemente grande como para romper el láser”, agrega Tompkins.

La información recopilada por los contadores se limita a la distribución de tamaño y la concentración de número. Descubrir de qué están hechas las partículas requeriría atraparlas en un filtro durante un período de tiempo para su posterior análisis, lo que pasaría por alto eventos transitorios como un aumento en la concentración cuando pasa un camión.

“Las partículas pueden ser cualquier cosa, pero se ven concentraciones elevadas en los bordes de las carreteras”, dice Tompkins. “Por ejemplo, hay un sitio de monitoreo en Marylebone Road y allí se ven concentraciones más altas de las que se verían en un sitio urbano de fondo o en un sitio rural”.

Vinculación a unidades SI

El trabajo en estos contadores de partículas se lleva a cabo en uno de los laboratorios de amperios en NPL. Los contadores realmente cargan cada partícula y con un flujo conocido de partículas, entonces es posible convertir las concentraciones del número de partículas en una corriente en amperios.

¿Por qué no dejar las concentraciones medidas en partículas? “Las unidades SI están realmente bien definidas, por lo que si está vinculado a una de ellas, su medida también está muy bien definida”, explica Tompkins. “Si no está vinculado a uno de esos, termina con mayores incertidumbres en su medición”.

En noviembre, la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM) votará para redefinir cuatro de las unidades del SI, incluido el amperio, en términos de constantes fundamentales. Gran parte del trabajo para permitir estas redefiniciones también se deriva de los experimentos en NPL.