Sistema de Vigilancia de Calidad del Aire del Área Metropolitana de

Revista del Observatorio de Salud Pública de Santander - Año 5, Número 1, enero - abril de 2010
Tecnología
Sistema de Vigilancia
de Calidad del Aire del
Área Metropolitana de
Bucaramanga
Henry Castro Ortiz, Ing, Esp*
En el año 1996, la Corporación Autónoma Regional
para la Defensa de la Meseta de Bucaramanga (CDMB)
inició el proceso de diseño de un sistema para medir la
concentración de las principales sustancias contaminantes
presentes en la atmósfera del Área Metropolitana de
Bucaramanga (AMB). Como resultado de esto y ante
la necesidad de instalar la instrumentación necesaria,
se elaboró un proyecto que fue remitido al Ministerio
del Medio Ambiente, quien luego de una gestión logró
obtener recursos del Banco Interamericano de Desarrollo
(BID) por un valor aproximado de cuatrocientos millones
de pesos.
a. Monóxido de Carbono (CO): es un gas incoloro, inodoro
y muy tóxico, que se produce por la combustión incompleta
de sustancias que contienen carbono, como la gasolina y el
diesel. Una de las principales fuentes de contaminación del
aire por este gas la constituyen los vehículos con motores
a gasolina.
Luego de apropiar recursos adicionales, la CDMB realizó
el proceso de contratación para la adquisición, montaje
y puesta en funcionamiento de una Red de Monitoreo
de la Calidad del Aire, que finalmente ascendió a una
suma aproximada de $800 millones de pesos y con lo cual
fue posible instalar estratégicamente cinco estaciones
automáticas y tres manuales que miden la calidad
del aire; de las cuales dos también miden parámetros
meteorológicos, y una estación es meteorológica
exclusivamente.
b. Dióxido de nitrógeno (NO2): es el principal contaminante
entre varios óxidos de nitrógeno dado que se forma
como subproducto en todas las combustiones llevadas a
cabo a altas temperaturas. El dióxido de nitrógeno es de
color marrón amarillento; se forma de los procesos de
combustión a altas temperaturas, como en los vehículos
motorizados y es considerado también como un gas
tóxico, irritante y precursor de la formación de partículas
de nitrato, las cuales llevan a la producción de ácido y
elevados niveles de PM2,5 en el ambiente.
Este resultado se alcanzó gracias a la colaboración del
sector público y privado representados en empresas
como Terpel, central de combustibles en Chimitá; Edificio
Skala; Telebucaramanga, sede sur en Cañaveral; la
Dirección de Tránsito de Bucaramanga (DTB), central de
semaforizacion; colegio Aurelio Martínez Mutis; Hospital
Local del Norte y familias de los barrios La Joya, San
Miguel, Kennedy, Ricaurte y la Concordia que permitieron
instalar las estaciones de calidad del aire y meteorológicas
en sus predios.
La reacción del dióxido del nitrógeno con el vapor de agua
de la atmósfera conduce a la formación del ácido nítrico
(HNO3), que es un componente importante de la lluvia
ácida. El dióxido del nitrógeno (NO2) también reacciona
con la luz del sol, que conduce a la formación del ozono y
de nieblas de humo en el aire que respiramos.
Como consecuencia de este esfuerzo, a partir del
mes de enero del año 2001, el Área Metropolitana de
Bucaramanga, cuenta con un Sistema de Vigilancia de
Calidad del Aire, que reúne características de calidad,
operatividad, garantía y expansión que la ubica a la altura
de las mejores a nivel nacional e internacional.
Los contaminantes y sus efectos en la salud
A continuación se hace una breve descripción de los
contaminantes monitoreados por el sistema.
c. Ozono y otros oxidantes fotoquímicos (O3): el oxidante
que se encuentra en mayor concentración en la atmósfera
contaminada es el ozono y su presencia persiste durante una
parte considerable del día. El 90% del ozono total existente
en la atmósfera se encuentra y se forma en la estratosfera, a
una altura entre los 12 a 40 km sobre la superficie terrestre,
siendo éste el que protege a la tierra de las radiaciones
ultravioletas del sol. El resto del ozono que existe en la
atmósfera se encuentra y se forma en la troposfera y se
considera un contaminante atmosférico secundario, es
decir, que no es emitido directamente a la atmósfera, sino
que se forma a través de reacciones activadas por la luz
solar (fotoquímicas) entre otros contaminantes primarios.
Los principales precursores del ozono son los óxidos de
nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles, que se emiten
de forma natural o a consecuencia de las actividades
*Coordinador de la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire de la Corporación Autónoma Regional para la Defensa de la Meseta de Bucaramanga
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humanas. Estas especies químicas, al reaccionar en
unas condiciones meteorológicas determinadas de altas
temperaturas y radiación solar intensa, producen el
consiguiente aumento de concentración de ozono. El
tráfico es la principal fuente de emisión de óxidos de
nitrógeno, precursores del ozono.
d. Material Particulado: es el término utilizado para definir
una mezcla de partículas sólidas y líquidas encontradas en
el aire. Algunas de estas partículas son grandes, oscuras
y pueden ser vistas, tales como el hollín y el humo. Otras
son tan pequeñas que solamente pueden ser detectadas
mediante la utilización de un microscopio electrónico.
Estas partículas, que se producen en una gran variedad
de tamaños («finas» cuando son menores a 2,5 micras en
diámetro y de mayor tamaño cuando son mayores a 2,5
micras), son originadas por diferentes fuentes móviles y
estacionarias, así como por fuentes naturales.
Las partículas de mayor tamaño (PM10) son generalmente
emitidas por fuentes tales como vehículos que se desplazan
en carreteras, manipulación de materiales, operaciones de
compactación y trituración, así como del polvo levantado
por el viento. Algunas partículas son emitidas directamente
por sus fuentes, como chimeneas industriales y exostos de
vehículos.
En otros casos, gases como el SO2, el NOx y los VOC’s
interactúan con otros compuestos en el aire para formar
partículas finas, cuya composición varía dependiendo de
la localización geográfica, época del año y clima.
a) Software y hardware que permite la visualización local
y remota en tiempo real de los datos adquiridos por la red
química y meteorológica y su verificación.
b) Red telefónica para establecer la comunicación de todas
las estaciones remotas con la estación de gestión y análisis
de datos central, con un alto porcentaje de eficiencia en la
transmisión bidireccional de los datos.
c) Almacenamiento robusto de los datos generados por la
red de monitoreo.
d) Sistema de visualización gráfica y alfanumérica de
la evolución temporal de las variables medidas en cada
estación de la red química y meteorológica.
e) Módulo de modelos de dispersión de contaminantes en
la atmósfera que permite la selección de una base temporal
de datos meteorológicos, construcción de archivos de
ingreso del modelo seleccionado, la ejecución del modelo
y el control de situaciones de error, visualización de los
datos de salida de manera alfa numérica y gráfica.
f) Un sistema de información para educar e informar al
público que incluye el cálculo de un índice de calidad del
aire.
Configuración de la Red de Monitoreo
La ubicación de las estaciones se muestran en la figura 1
y tabla 1:
e. Dióxido de azufre (SO2): es el principal causante de
la lluvia ácida ya que en la atmósfera es transformado
en ácido sulfúrico. Es liberado en muchos procesos de
combustión dado que los combustibles como el carbón,
el petróleo, el diesel o el gas natural contienen ciertas
cantidades de compuestos azufrados.
Norte
LEYENDA
Estación aire
Área de influencia
manzanas
La exposición a contaminantes del aire puede causar
efectos agudos (ocurre a lo largo de un periodo corto de
exposición, por lo general minutos u horas) y crónicos (que
ocurren por un periodo de tiempo largo de exposición, es
decir, un año o más) en la salud. Usualmente, los efectos
agudos son inmediatos e irreversibles cuando cesa la
exposición al contaminante. A veces los efectos crónicos
tardan en manifestarse, duran indefinidamente y tienden a
ser irreversibles.
Centro
Joya
Cabecera
San Miguel
Ciudadela
Componentes de la Red de Monitoreo de la
Calidad del Aire
La Red está compuesta de dos partes principales:
I. Un sistema de monitoreo de la contaminación del aire
para medir varios parámetros en el Área Metropolitana de
Bucaramanga.
II. Un sistema de adquisición y manejo de información
compuesto de lo siguiente:
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Estación
N
E
Centro
1279123,26
1104987,38
Ciudadela
1277631,94
1105368,75
Florida
1273904,47
1107314,95
Norte
1282422,93
1104165,39
Joya
1278075,2
1103356,83
San Miguel
1278265,05
1105662,18
Cabecera
1279095,44
1106971,17
Florida
Figura 1. Ubicación y Área de Influencia de las estaciones de
Monitoreo de Calidad del Aire del AMB
Tabla 1. Configuración de la Red de Monitoreo
No. ID
Localización
Parámetros medidos
Zona del Centro
Intersección de la
carrera 15 con calle 34
Material particulado PM10
Monóxido de carbono
Óxidos de nitrógeno
Óxidos de nitrógeno
Dióxido de azufre
Ozono
Meteorología
2
Zona de la Ciudadela
Calle de los Estudiantes Colegio Aurelio
Martínez Mutis
Material particulado PM10
Monóxido de carbono
Óxidos de nitrógeno
Ozono
3
Zona Floridablanca
Cañaveral - Sede
Telebucaramanga Zona Sur
Material particulado PM10
ozono
1
Nombre
4
Zona Cabecera del Llano
Carrera 36 con calle 45
Material particulado
Monóxido de carbono
Óxidos de nitrógeno
Dióxido de azufre
Ozono
5
Zona PTAR
PTAR
Meteorología
6
Zona Norte
Hospital Local de Norte
Material particulado PM10
Ozono
7
Zona San Miguel, Ricaurte y La
Concordia
DTB Central de
Semaforización
Carrera 17C No 58-85
Carrera 21 No 51-20
Material particulado PM10
8
Zona La Joya
Calle 36 No 11occ-04
Material particulado PM10
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Los datos obtenidos por los analizadores y sensores meteorológicos automáticos son transmitidos remotamente (vía
línea telefónica), almacenados y procesados de una manera racional y estructurada en una central de información
instalada en la CDMB, luego del análisis estadístico básico respectivo se crea una base de datos validada que es dada
a conocer a la comunidad en la página web (www.cdmb.gov.co – calidad ambiental – Monitoreo Ambiental – Red de
monitoreo del aire – Datos de monitoreo) de la entidad y de esta forma se pueden conocer las variaciones temporales
de los contaminantes y sus tendencias de manera que se utilice para los propósitos de planificación del desarrollo del
área, manejo oportuno de las situaciones de alerta y emergencia, información a la ciudadanía y el cumplimiento de la
reglamentación vigente sobre la calidad del aire y emisiones.
A continuación se presenta un registro fotográfico de los sitios donde se encuentran instaladas las estaciones de monitoreo
de calidad del aire en el Área Metropolitana de Bucaramanga.
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Estación Centro
Estación Ciudadela
Estación Florida
Estación Cabecera
Estación Norte
Estación La Joya
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Estación DTB – Diag 15 calle 50
Estación Ricaurte
Índice de Calidad del Aire (IBUCA)
El IBUCA es un índice que reporta diariamente la calidad
del aire, indicando el nivel de concentración de aire que
se respira y su correlación con la salud, simplificando
los reportes de contaminación del aire para que pueda
ser comprendido por el público en general utilizando
cinco colores cada uno con su respectiva clasificación
epidemiológica.
Unidad de medida del indicador
A continuación se presenta la categorización de los valores
de IBUCA:
Estación La Concordia
Objetivos del Sistema de Vigilancia
El Sistema de Vigilancia de Calidad del Aire del Área
Metropolitana de Bucaramanga tiene planteados los
siguientes objetivos dentro de su plan de monitoreo de la
calidad del aire urbano:
a. Llevar a cabo la vigilancia confiable del estado de
la contaminación del aire en Bucaramanga y su área
metropolitana; orientar el monitoreo hacia el efecto
causado por la contaminación generada por fuentes
móviles, principalmente el transporte público y fuentes
fijas (industrias).
b. Estudiar el comportamiento de los contaminantes en el
tiempo, de tal forma que permita analizar su tendencia.
c. Verificar el cumplimiento de las normas actualmente
establecidas sobre la calidad del aire y tomar medidas de
control cuando sea necesario.
d. Obtener información en tiempo real de todos los
parámetros establecidos en cada una de las estaciones.
El IBUCA es adimensional y posee una escala de 0 a 10
que depende del grado de contaminación presente en la
atmósfera, tal como se describe a continuación:
Tabla 2. Escalas y descriptor del Índice de Calidad del Aire
IBUCA
IBUCA
Equivalente porcentual en
términos del valor de la norma
Calidad del
Aire
0 – 1,25
0 – 12,5
Buena
Verde
Color
1,26 – 2,50
12,6 – 25
Moderada
Amarillo
2,51 – 7,50
25,1 – 75
Regular
Naranja
7,51 – 10,0
75,1 – 100
Mala
Rojo
Mayor de 10,0
Supera el valor de la norma
Peligrosa
Vinotinto
El IBUCA tiene asignado colores específicos por cada
una de las categorías para facilitar su interpretación por
parte de la comunidad. Además los colores ayudan a
determinar rápidamente si los contaminantes en el aire
están incrementando a niveles perjudiciales para la salud
con respecto a los límites locales (norma de calidad del
aire) establecidos por la autoridad ambiental de la ciudad*.
e. Informar y educar a la ciudadanía.
* Para el cálculo del IBUCA se utilizan los valores estipulados en las Resoluciones 601 de 2006 y 610 de 2010 expedidas por el Ministerio del Ambiente, Vivienda y
Desarrollo Territorial.
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Tabla 3. Normas locales de calidad del aire utilizadas en el
cálculo del IBUCA
Contaminante
Periodo
Norma
Unidad
Partículas
suspendidas PM10
24 horas
100
µg/m3
Óxidos de
azufre, SOx
24 horas
96
ppb
Óxidos de
nitrógeno, NO2
1 hora
106
ppb
Monóxido de carbono, CO
1 hora
35
ppm
Oxidante
fotoquímico O3
1 hora
61
ppb
El IBUCA de las partículas menores a 10 micrómetros
(PM10) obtuvo 190 días para una calidad del aire regular
(color naranja) y uno con calidad del aire mala. El dióxido
de nitrógeno (NO2) registró 219 días con clasificación de
regular.
Por el contrario, el monóxido de carbono (CO) y el dióxido
de azufre (SO2) tuvieron valores que indicaron una buena
calidad del aire.
¿Cómo funciona el IBUCA?
El índice de calidad del aire se puede ver como regla que
va de 0 a 10. El valor más alto del IBUCA corresponde al
nivel más alto de contaminación de aire y al efecto más
perjudicial para la salud. Por ejemplo, un valor IBUCA
de 2,60 representa un estado regular en la calidad del aire
y baja significancia sobre la salud. Sin embargo, ciertos
grupos de personas son particularmente sensibles a efectos
dañosos de algunos contaminantes, es decir, que ellos son
afectados a niveles más bajos que la población en general.
Mientras que un valor IBUCA por encima de 10 representa
una calidad del aire peligroso.
Un valor IBUCA de 10 corresponde a la norma de calidad
local para los contaminantes, lo cual es el nivel que ha
establecido el Ministerio de Ambiente para proteger la
salud de la población. Los valores del IBUCA por debajo
de 2,50 son asociados como satisfactorios.
Resultados obtenidos
Año 2010: La siguiente gráfica muestra el resumen
del estado de la calidad del aire en términos del Índice
de Calidad del Aire (IBUCA) para cada uno de los
contaminantes; criterios exigidos por la Normatividad
Colombiana (Resoluciones 601 de 2006 y 610 de 2010,
expedidas por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y
Desarrollo Territorial).
Calidad del Aire Enero - Diciembre de 2010
400
360
360
Numero de Dias
350
293
300
250
219
150
0
regular
106
mala
100
50
buena
190
158
200
peligrosa
60
4
0
NO2
SO2
CO
1
O3
PM10
Figura 2. Resultado del IBUCA por contaminante para el año
2010
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Durante el 2010 el ozono troposférico (O3) se clasificó
como el contaminante más crítico y obtuvo 60 días con
niveles para una calidad del aire mala (color rojo) y 293
días en los cuales se podría afectar la salud de la población
sensible (niños menores de 7 años, adultos mayores de 65
y personas de cualquier edad que posean enfermedades
respiratorias y cardiovasculares). Sin embargo, en ninguna
ocasión se superó la norma.
Fuentes consultadas
Agencia para Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades (ATSDR).
Glosario de términos.
Asociación Española de Toxicología (AET).
Air quality Index. Aguide air quality and your health. www.epa.gov/airnow/
aqi_bw.pdf
www.envtox.ucdavis.edu/cehs/TOXINS/SPANISH/carbonmonoxide.htm