CONTACTO NUCLEAR 53

El ININ hoy
Influencia de emisiones naturales y
antropogénicas en el material
aerotransportado del Valle de Toluca
Por Elizabeth Teresita Romero Guzmán y Lázaro Raymundo
Reyes Gutiérrez ([email protected])
La contaminación por partículas y sus daños a
la salud han sido ampliamente investigados,
arrojando datos alarmantes, tales como el
aumento en admisiones a hospitales y en la
mortalidad y morbilidad por problemas
respiratorios y cardiovasculares en la población
en general, siendo los más vulnerables los
infantes y personas de edad avanzada en lugares
como Brasil, Taiwán, República Checa, Estados
Unidos y México. A finales de 2008 un informe
de la Organización Mundial de la Salud (OMS),
afirmaba que más de dos millones de personas
mueren cada año en el mundo a causa de la
contaminación atmosférica1-4.
La Zona Metropolitana del Valle de Toluca (ZMVT)
considerada como una de las metrópolis más
importantes en la Región Centro del País ha
presentado una transformación paulatina en sus
actividades económicas, pasando de ser una
economía rural a una industrial y de servicios.
En la ZMVT se han presentado periodos de altas
concentraciones de partículas suspendidas PM10
debidas a fuentes tanto externas como internas.
Entre las externas están el transporte de material
fraccionado proveniente de zonas agrícolas, áreas
afectadas por procesos de erosión, e incendios
forestales. Entre las fuentes internas se puede
mencionar calles sin pavimentar, quemas de
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Nuclear
residuos a cielo abierto y emisiones de la industria
y flota vehicular5. La Figura 1a muestra el tubo
de corriente tubular donde se suspende el
material particulado que es emitido por las
diferentes fuentes emisoras encontradas en la
ZMVT.
El incremento de las actividades productivas y la
creciente concentración de población, han
detonado un aumento en los servicios de
transporte, tanto público como privado,
ocasionando un mayor consumo de combustibles
y por la consecuente degradación de su calidad
del aire. Este problema se complica si se considera
que la ZMVT abarca una superficie de 1,209 km2
y se asienta a una altitud promedio de 2,660
metros sobre el nivel del mar, situación que
determina que el contenido de oxígeno sea 23%
menor que a nivel del mar, lo cual tiende a hacer
menos eficientes y más contaminantes los
procesos de combustión.
En la Figura 1b se presenta el modelo conceptual
de la ZMVT que al no estar rodeada por completo
por barreras naturales la circulación del viento
se ve favorecida5. En esta zona la circulación del
viento en dirección y frecuencia es muy variada
y está en función del relieve. El Valle de Toluca
está rodeado por grandes sierras y aparatos
volcánicos individuales, entre estos están: al
suroeste, la Sierra Nevado de Toluca; al este, la
Sierra de las Cruces; al noreste, la Sierra de Monte
!
Alto y al sur, la Sierra Matlazinca, además se
encuentran en forma aislada algunas elevaciones
entre las que destaca el volcán Molcajete en la
Sierra Morelos, al noreste del municipio Toluca.
En general, el Valle de Toluca se encuentra en la
zona de influencia de los vientos alisios, cuya
intensidad se expresa más bien débil e incluso
estable en el período que comprende la época
fría predominando los vientos provenientes del
sur y con dirección norte, el volcán Nevado de
Toluca no permite que circulen libres los vientos
que llegan por el sur provocando el cambio de
su trayectoria y haciendo que se deslicen hacia
el valle por su flanco sureste5.
A la descarga directa o indirecta de sustancias a
la atmósfera, en cualquiera de sus estados físicos
o de energía se le denomina emisión6. Las fuentes
emisoras se clasifican como naturales y
antropogénicas, y éstas últimas a su vez se dividen
en fijas o móviles, con motor a gasolina y diesel
que circulan en la ZMVT, Figura 2. Las fuentes
a
b
Figura 1. a. Vista panorámica tomada a 2721 m.s.n.m, el 19 de abril de 2008 a las
7:20 a.m. (horario de verano), en la que se observa la pluma de material particulado
aerotransportado de sureste a noroeste b. Modelo conceptual de la Zona Metropolitana del
Valle de Toluca, las flechas en amarillo indican la dirección hacia donde se dirigen los vientos
preferencialmente en época de verano.
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naturales emiten sustancias hacia la atmósfera
sin intervención directa del hombre, mientras
que las fuentes antropogénicas requieren de
una influencia directa.
Si bien el impacto de las emisiones de fuentes
naturales es mucho mayor que el de cualquier
proceso industrial típico, cabe aclarar que en
ciertas áreas específicas de centros urbanos, las
emisiones antropogénicas ahí localizadas podrían
superar a las emisiones naturales.
En años recientes se ha incrementado el estudio
y caracterización del material particulado
suspendido en el aire de ciudades con intensa
actividad industrial, en donde los contenidos
generalmente sobrepasan las normas
ambientales en vigor. La ZMVT no es la excepción,
ya que a partir de 2004 los valores de partículas
aerotransportadas han sobrepasado los límites
vigentes. Aunque ha habido muchos esfuerzos
por cuantificar el tipo de contaminantes, poco se
ha hecho por identificar las características
individuales de las partículas que componen el
material atmosférico en la ZMVT, que en
numerosas ocasiones podrían proporcionar
información acerca de la naturaleza de las
partículas7-15.
El material particulado presenta un tratamiento
especial en la bibliografía se clasifica a la vez
como contaminante primario y secundario debido
a su variada composición. Se define como materia
particulada o partícula al material sólido y líquido,
disperso y/o arrastrado por el aire, mayor a
moléculas individuales, es decir mayor a 0.0002
micrómetros de diámetro y menor a 500
micrómetros. Las partículas de origen natural
provienen principalmente de suelos y
ocasionalmente son de origen biológico: restos
orgánicos de plantas y animales, esporas, virus,
etc. Las que provienen de la combustión por lo
general están integradas por partículas
atomizadas y cenizas del combustible. Es por esta
razón que se emplean diversos términos que
describen las partículas suspendidas. A su vez
las partículas se dispersan y depositan en la
superficie, de acuerdo con sus propiedades
sedimentables y con los patrones meteorológicos
que prevalecen en un momento determinado.
Los estudios de microscopía electrónica de
barrido han revelado características importantes
en las partículas atmosféricas del Valle de Toluca.
De acuerdo con su morfología y composición
química, en numerosas ocasiones fue posible
distinguir si son de origen natural, antrópico o
biológico. En la Figura 3, se muestran micrografías
electrónicas de barrido de las partículas más
abundantes identificadas de diversos origenes.
En los siete puntos de muestreo16 de la ZMVT
que se evaluaron en el proyecto, las partículas
emitidas por fuentes naturales y antropogénicas
se clasificaron por grupos de acuerdo a su
composición química y morfología. Se
encontraron abundantes partículas de origen
Figura 2. Fuentes emisoras de la ZMVT a. Naturales. b. Antropogénicas
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cortical compuestas principalmente por silicio,
aluminio y oxígeno, con morfologías diversas y
superficies variadas, lisas, rugosas y formando
agregados11,13,15,17.
Las partículas emitidas por fuentes
antropogénicas, fijas o móviles, de origen
industrial o vehicular son aquellas que poseen
una morfología esférica y superficie porosa por
la salida de gases resultantes de procesos de
combustión incompleta, constituídas por carbono
y azufre y en mucho menor grado por vanadio,
titanio y níquel17-19. Cabe señalar que el grado
de porosidad es directamente proporcional a la
presencia de metales pesados, es decir, a mayor
porosidad mayor cantidad de metales pesados.
También en zonas en crecimiento urbano o rural
se presenta la incidencia de partículas con
componentes como calcio, azufre y oxígeno
procedentes de materiales de la construcción.
La presencia de numerosas partículas de hierro
con diferentes estructuras morfológicas se asocia
a procesos de transformación de la industria metal
mecánica y/o al arrastre de éste de escapes de
autotransporte, aunque no se descarta su posible
origen natural.
Por otro lado, se encontraron partículas de origen
biológico emitidas por fuentes naturales
principalmente, entre las que destacan partículas
de polen, esporas de hongos, clasificadas
palinológicamente, así como fragmentos de
insectos y ameba (organismo unicelular).
La identificación de los diferentes tipos de
partículas emitidas es esencial para así poder
asociar su origen con las actividades industriales,
domésticas o de transporte de la zona y de
acuerdo a sus características químicas y
morfológicas establecer su impacto en el Valle
de Toluca y en la población en general.
Asimismo, de las tres zonas en que se divide el
Valle de Toluca5, se identificó que la zona norte
es la que contribuye en mayor proporción a la
contaminación del aire, no sólo por las fuentes
antropogénicas12 fijas o móviles de la región, sino
también por el papel que juegan los factores
meteorológicos en la dispersión y aerotransporte
de los contaminantes, como la dinámica de vientos
y las precipitaciones pluviales. Los resultados de
modelación de la dispersión y transporte de
contaminantes de la ZMVT corroboran que la
mayor parte de éstos se aerotransportan hacia
esa zona13-14 al noroeste del valle.
Muchos procesos o actividades que emiten
partículas a partir de diferentes fuentes emisoras
tienen lugar en sitios de gran aglomeración
urbana, con el consiguiente impacto directo sobre
la población. Debido a ello, en las últimas décadas
se ha hecho un gran esfuerzo para reducir las
emisiones de procesos industriales, flota vehicular,
generación eléctrica, emisiones domésticas y
agrícolas. Sin embargo la mejora de la calidad de
vida de los ciudadanos, que evoluciona de manera
paralela al desarrollo industrial y social, exige cada
vez más tecnología para minimizar los efectos
adversos de los contaminantes en la salud
humana, en los ecosistemas y en bienes de
naturaleza diversa20.
Entre las manifestaciones clínicas debidas a la
exposición a la contaminación por partículas
inorgánicas y gases del aire, han sido reportadas
la exacerbación del asma, el incremento en la
incidencia de infecciones respiratorias, la
disminución en las funciones respiratorias, así
como bronquitis y tos crónica21-28. Asimismo, la
exposición a la contaminación del aire es un
importante riesgo ambiental para muchas
enfermedades, entre ellas infecciones
respiratorias, cáncer de pulmón y enfermedades
respiratorias crónicas y cardiovasculares29,30. En
este sentido se puede decir que la presencia de
material particulado (inorgánico, orgánico y de
origen biológico) en el Valle de Toluca, incluyendo
la amplia variedad de elementos químicos
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a) natural
b) antrópico
c) biológico
Figura 3. Material particulado aerotransportado en la ZMVT a. Natural; b. Antrópico y c. Biológico
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Nuclear
identificados y su efecto intrínseco17 constituye
un riesgo para la población crónicamente
expuesta.
En la literatura se describen alergias causadas
por agentes microbianos31-32. En el caso del Valle
de Toluca se identificaron bioaerosoles, tanto
hongos como polen, que pueden producir
alergias en la población. Las alergias más
comunes que causan enfermedades secundarias
son debidas a hongos y polen, produciendo rinitis
alérgica (alergia al polen que transporta el aire)
y asma31-32. Por lo tanto, es importante que se
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crónica, a tiempo que continúan los estudios de
caracterización, dispersión y transporte por aire
del material emitido por las diversas las fuentes.
Agradecimientos
Para las actividades descritas en este artículo, se
cuenta con el apoyo del proyecto COMECyT
EDOMEX-2005-CO1-09. Dr. Miguel José Yacamán,
T. Jorge Pérez del Prado, Q. Leticia Carapia Morales
y al personal de la Red Automática de Monitoreo
Ambiental de Toluca.
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masas en el Valle de Toluca. Tesis de Licenciatura. Toluca México. Facultad
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