Contaminación del aire en la región Tula

Contaminación del aire
en la Región Tula-Tepeji,
Hidalgo
Dr. Carlos A. Lucho Constantino
Universidad Politécnica de Pachuca
[email protected]
Contenido
Antecedentes
Inventario de Emisiones del 2002
Diagnóstico de la calidad del aire de la Región
Tula-Tepeji
Evaluación de la composición elemental en PM10 en
el municipio de Tlaxcoapan
Región Tula-Tepeji
Región de Estudio
Distribución de las emisiones industriales por municipio en la Región Tula-Tepeji
[455,000 Toneladas/año]
Fuente: Inventario de emisiones del 2002. SEMARNAT y COEDE, 2006.
Redes de Monitoreo: Región TulaTepeji
O3,
SO2
NO2
CO.
2006-2008
Datos COEDE
2004-2008
PST,
PM10
Datos COEDE
2007-2008
PM10
METALES
Datos UPP
Fuentes de
Área, 1.40%
Fuentes
Naturales,
0.60%
Principales Fuentes de Emisión
Fuentes
Móviles,
15%
Industria del Petróleo y Petroquímica
Generación de Energía Eléctrica
Industria del Cemento y la Cal
Fuentes
Puntuales,
83%
Contribución Porcentual por Fuente
HC
1
44
31
24
88
NOx
11
8
CO
89
1
3
100
SO2
97
PM10
0%
10%
20%
Fuentes Puntuales
Fuente: Inventario de emisiones del 2002 (SEMARNAT y COEDE, 2006)
30%
40%
50%
Fuentes Móviles
12
60%
70%
Fuentes de Área
80%
90%
100%
Fuentes Naturales
Contenido
Antecedentes
Inventario de Emisiones del 2002
Diagnóstico de la calidad del aire de la Región
Tula-Tepeji 2004-2007
Evaluación de la composición elemental en PM10 en
el municipio de Tlaxcoapan
Redes de Monitoreo: Región
Tula-Tepeji
Datos COEDE
O3
SO2
NO2
CO
2006-2007
Datos COEDE
PST,
PM10
2004-2007
Red Fija

Ubicación: Oficinas Regionales del COEDE en Tula de Allende, Hgo.
Datos de abril a diciembre de 2006 y de enero a agosto de 2007, por cada
minuto.
 Contaminante: O3,NO2, SO2, CO.
 Primeros resultados:

abr-dic
2006
Max.
Prom.

O3
NO2
SO2
0.499
0.029
ppm
0.407
0.499
0.033
0.018
CO
29.000
0.333
ene-agost
2007
Max.
Prom.
O3
NO2
SO2
0.240
0.046
ppm
0.500
0.477
0.040
0.015
Ubicación: Hospital Regional Tula-Tepeji
Datos del 11 de julio de 2007 al 21 de agosto de 2007, cada 30 minutos.
 Contaminante: O3, SO2, CO.

CO
45.000
5.750
Red Manual: PST y PM10 (Alto volumen)
Comportamiento de
contaminantes
criterio (O3, NO2, SO2,
PM10)
OZONO, O3
0.55
0.55
Media
25%-75%
Min-Max
Atípicos
0.44
Media
25%-75%
Min-Max
Atípicos
0.44
NOM = 0.11 ppm
0.33
0.22
0.22
0.11
0.11
Ozono, ppm
0.33
0.00
0.00
6
7
8
9
10
Junio-Diciembre de 2006
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
Enero-Agosto de 2007
SERIES DE TIEMPO DEL PROMEDIO MENSUAL DE LAS CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS DE O3, 2006-2007
OZONO, O3
100%
90%
80%
70%
OZONO
60%
IMECA
0-50
51-100
101-150
151-200
>200
Total
50%
40%
30%
20%
10%
2006
0-50
51-100
101-150
2007
151-200
O
G
A
L
JU
N
JU
Y
A
M
R
B
A
R
A
M
FEB
EN
IC
D
V
O
N
CT
O
SEP
O
G
A
L
JU
N
JU
0%
JUN JUL AGO
4 13 8
11 12 12
3 2 6
2
3
2
2
22 27 31
2006
2007
SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO
7 10 5 7 4 3
1 2 4
7 11 15 18 17 22 29 18 25 26 26 14
4 7 4 5 9 3 2 4
2 3 3
1 2 5
1
2 1 1
2
3
1 1
2
22 30 30 31 31 28 31 26 26 30 31 23
>200
PORCENTAJE MENSUAL EN QUE LOS VALORES
MÁXIMOS DIARIOS DE O3 EXCEDEN LOS LÍMITES
IMECA 100 A >200, DURANTE 2006-2007
NÚMERO DE DÍAS POR MES EN QUE LOS VALORES
MÁXIMOS DIARIOS DE O3 EXCEDEN LOS LÍMITES
IMECA 100 A >200, DURANTE 2006-2007
DIÓXIDO DE NITRÓGENO, NO2
0.27
0.27
Media
25%-75%
Min-Max
Atípicos
Media
0.24
0.24
0.21
0.21
0.18
0.18
25%-75%
Min-Max
Atípicos
NOM = 0.21 ppm
2
, ppm
NO
0.15
0.15
0.12
0.12
0.09
0.09
0.06
0.06
0.03
0.03
0.00
0.00
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
Junio-Diciembre de 2006
Enero-Agosto de 2007
SERIES DE TIEMPO DEL PROMEDIO MENSUAL DE LAS CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS DE NO2, 2006-2007
DIÓXIDO DE NITRÓGENO, NO2
100%
90%
80%
70%
DIÓXIDO DE NITRÓGENO
60%
IMECA
0-50
51-100
101-150
151-200
>200
Total
50%
40%
30%
20%
10%
0%
2006
2007
JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO
20 26 31 22 30 30 29 29 27 28 26 24 28 31 24
2 1
1 2 1 3
2 2
1
22
27
31
22
30
30
31
31
28
31
26
26
JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO
2006
0-50
2007
51-100
101-150
151-200
>200
PORCENTAJE MENSUAL EN QUE LOS VALORES
MÁXIMOS DIARIOS DE NO2 EXCEDEN LOS LÍMITES
IMECA 100 A >200, DURANTE 2006-2007
NÚMERO DE DÍAS POR MES EN QUE LOS VALORES
MÁXIMOS DIARIOS DE NO2 EXCEDEN LOS LÍMITES
IMECA 100 A >200, DURANTE 2006-2007
30
31
24
DIÓXIDO DE AZUFRE, SO2
0.52
0.52
Media
0.39
25%-75%
Min-Max
Atípicos
0.39
NOM = 0.13 ppm
2, SO
ppm
0.26
0.26
0.13
0.13
0.00
0.00
6
7
8
9
10
Junio-Diciembre de 2006
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
Enero-Agosto de 2007
SERIES DE TIEMPO DEL PROMEDIO MENSUAL DE LAS CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS DE SO2, 2006-2007
DIÓXIDO DE AZUFRE, SO2
100%
90%
80%
70%
DIÓXIDO DE AZUFRE
60%
2006
2007
IMECA JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO
0-50
20 21 26 21 27 30 31 31 28 31 27 26 30 31 25
51-100
4 7 5 2 3
101-150
1
151-200
>200
Total
25 28 31 23 30 30 31 31 28 31 27 26 30 31 25
50%
40%
30%
20%
10%
2006
0-50
51-100
AGO
L
JU
N
JU
AY
M
ABR
AR
M
FEB
EN
DIC
V
O
N
CT
O
SEP
AGO
L
JU
N
JU
0%
2007
101-150
151-200
>200
PORCENTAJE MENSUAL EN QUE LOS VALORES
MÁXIMOS DIARIOS DE SO2 EXCEDEN LOS LÍMITES
IMECA 100 A >200, DURANTE 2006-2007
NÚMERO DE DÍAS POR MES EN QUE LOS VALORES
MÁXIMOS DIARIOS DE SO2 EXCEDEN LOS LÍMITES
IMECA 100 A >200, DURANTE 2006-2007
PARTÍCULAS SUSPENDIDAS TOTALES, PST
Promedio Mensual de PST en la Región Tula-Tepeji, 2005.
Promedio Mensual de PST en la Región Tula-Tepeji, 2004.
450
Tula
UTTT
Tlaxcoapan
Tepeji
Atitalaquia
Atotonilco
400
350
700
].3
].3
300
Tula
Tlaxcoapan
Tepeji
Atitalaquia
Atotonilco
800
600
NOM=260µ g/m3
500
250
400
200
300
150
NOM=260µ g/m3
Concentración PST [µg/m
Concentración PST [µg/m
200
100
100
50
0
1
2
3
4
5
6
Meses
7
8
9
10
11
12
0
1
2
3
4
5
6
7
Meses
8
9
10
11
12
TENDENCIA HISTORICA DE PARTÍCULAS SUSPENDIDAS
TOTALES, PST
Promedio Mensual de PST en la Región Tula-Tepeji, 2006.
1800
300
1400
].3
3
.
Prom
1200
250
µg/m
Tula
Tlaxcoapan
Tepeji
Atitalaquia
Atotonilco
1600
150
NOM anual = 75 µg/m3
Anual.PST,
1000
200
100
800
50
600
042
205
206
042
205
206
042
205
206
042
205
206
042
205
206
0
NOM=260µ g/m3
042
205
206
Concentración PST [µg/m
400
200
ATITALAQUIA ATOTONILCOTLAXCOAPAN
0
1
2
3
4
5
6
7
Meses
8
9
10
11
12
TEPEJI
TULA
UTTT
PARTÍCULAS PM10
Promedio Mensual de PM
10 en la Región Tula-Tepeji, 2004.
Promedio Mensual de PM
180
10 en la Región Tula-Tepeji, 2005.
360
Tula
UTTT
Tlaxcoapan
Pachuca
160
140
Tula
Tlaxcoapan
Pachuca
300
].3
].3
NOM=120µ g/m3
120
240
10
[µg/m
10
[µg/m
100
180
80
NOM=120µ g/m3
60
120
20
0
1
2
3
4
5
6
7
Meses
8
9
10
11
12
Concentración PM
Concentración PM
40
60
0
1
2
3
4
5
6
7
Meses
8
9
10
11
12
TENDENCIA HISTORICA DE PARTÍCULAS PM10
Promedio Mensual de PM
10 en la Región Tula-Tepeji, 2006.
60
240
NOM anual PM10 = 50 µg/m3
50
Tula
Tlaxcoapan
Pachuca
].3
180
40
30
10
[µg/m
NOM=120µ g/m3
20
120
TLAXCOAPAN
0
1
2
3
4
5
6
7
Meses
8
9
10
11
12
PACHUCA
TULA
UTTT
206
205
204
206
205
204
206
205
204
Concentración PM
206
0
204
60
205
10g/3
ediAual,M
Conc.Prm
10
Conclusiones
Respecto al 0Z0NO, en el periodo de junio a diciembre de
2006, se rebasó la norma en 53 días,
días de ellos 9 días
presentaron (>200 IMECAS), TENIENDO UNA CALIDAD DEL
AIRE
EXTREMADAMENTE
MALA.
MALA
Para el periodo de enero a agosto de 2007, 35 días
estuvieron fuera de norma con valores IMECA > 100, con dos
días en el mes de abril ( >200) y UNA CALIDAD EL AIRE
EXTREMADAMENTE MALA.
MALA
En relación al NO2, la mayoría de los días, tanto del primero
como del segundo periodo, los niveles de NO2 registraron
valores en los IMECA <50, solo 16 días se tuvieron IMECAS
entre 51-100, pero aún DENTRO DE LA NORMATIVIDAD.
Respecto al SO2, en 2006 la mayoría de los días estuvieron
por debajo de 50 IMECA,
IMECA solo 21 días tuvieron valores entre
50 y 100 IMECAS, y un solo día en el mes de junio rebasó la
norma con un valor IMECA de 101 a 150, calificando la
calidad del aire en ese día como mala; en 2007 todos los días
del
periodo
se
tuvieron
IMECAS
<
50.
50
Respecto a las PST, los municipios con concentraciones por
arriba de la norma, es decir mayores de 260 µg/m3 son
Atitalaquia y Atotonilco de Tula,
Tula principalmente, en el año
2004 y 2005.
Las concentraciones de PM10, en Tula, Tlaxcoapan, UTTT y
Pachuca (en 2004) y tres sitios monitoreados en 2005 (Tula,
Tlaxcoapan, Pachuca) se encuentran por debajo de los 80
µg/m3 para cada uno de los meses estudiados, excepto el
mes de noviembre de 2004 , los sitios de Tula de Allende,
UTTT y Tlaxcoapan registraron concentraciones >120 µg/m3
(139, 126 y 160 µg/m3, respectivamente).
Contenido
Antecedentes
Inventario de Emisiones del 2002
Diagnóstico de la calidad del aire de la Región
Tula-Tepeji 2004-2007
Evaluación de la composición elemental en PM10
en el municipio de Tlaxcoapan
Objetivo General
Evaluar la concentración atmosférica de
PM10 y elementos en el municipio de
Tlaxcoapan, Hidalgo, con la finalidad de
identificar las posibles fuentes de
emisión de estos contaminantes.
Desarrollo y ejecución de la
investigación
Época de lluvia
Selección del
sitio
Época de
PM10 se determinó por métodos
gravimétricos
Análisis de elementos en PM10
(Si, S, Cl, K, Ti, V, Cr, Mn, Fe,
Ni, Cu, Zn, Sr, Hg y Pb) Técnica
del PIXE
Análisis estadístico de los
elementos asociados a PM10:
estadística descriptiva y
análisis de componentes
principales (Rotación Varimax)
estiaje
Estudios
particulares a
las muestras
obtenidas
Muestreo de
PM10
Materiales y métodos
Análisis mediante el método del PIXE
Los e- de las capas internas son
expulsados. Las vacancias son
ocupadas por otros electrones
RESULTADOS
0
12/12/2007
05/12/2007
28/11/2007
21/11/2007
14/11/2007
07/11/2007
31/10/2007
24/10/2007
17/10/2007
10/10/2007
03/10/2007
26/09/2007
19/09/2007
120
12/09/2007
130
05/09/2007
29/08/2007
22/08/2007
15/08/2007
08/08/2007
01/08/2007
25/07/2007
18/07/2007
11/07/2007
04/07/2007
27/06/2007
3
Concentración (μg/m
)
Partículas PM10
Variación espacial y temporal
NOM PM10 = 120 µg m-3
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Dia
FIGURA 1. SERIE DE TIEMPO DE LAS PARTÍCULAS PM10 DURANTE EL
PERIODO JUNIO A DICIEMBRE, 2007
70
60
(μg/m 3)
40
Concentración PM
50
10
NOM anual PM10 = 50 µg/m3
30
20
10
0
Junio
Julio
Época de lluvia
Agosto
Septiem bre
Mes
Octubre
Noviem bre
Diciem bre
Época de estiaje
FIGURA 2. SERIE DE TIEMPO DEL PROMEDIO MENSUAL
CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS DE PM10 DURANTE 2007
DE
LAS
180
140
)
NOM anual PM10 = 120 µg m-3
120
3
Concentración PM10
160
2004
2005
2006
2007
100
80
60
40
20
0
Junio
Julio
Época de lluvia
Agosto
Septiembre
Mes
Octubre
Noviembre
Diciembre
Época de estiaje
FIGURA 3. TENDENCIA HISTÓRICA DE SERIES DE TIEMPO DEL PROMEDIO
MENSUAL DE LAS PM10 EN LA REGIÓN DE TULA - TEPEJI durante el periodo de
2004-2007
TABLA 1. CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS (ng m-3) EN TLAXCOAPAN (n=21) PARA LA FRACCIÓN GRUESA
(PM10).
Época de lluvia (junio a agosto de 2007)
Elemento
Si
S
Cl
K
Ca
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Ni
Cu
Zn
Sr
Hg
20
26
18
40
25
25
5
20
335
12
962
399
18
270
20
11
6
32
8
8
6
20
14
6
69
17
8
14
20
15
8
49
29
8
12
20
28
5
63
32
27
10
2
23
11
29
23
23
4
Pb
-3
Filtros
Media
Mínimo
Máximo
Q1
Q3
σ
20
11537
2348
20248
2373
9554
4617
20
2162
119
5524
1267
1305
1345
Q1= 25o percentil
Q3= 75o percentil
σ= Desviación estándar
20
1386
266
3487
369
1019
865
20
369
13
1206
316
509
363
20
3492
477
14157
1815
477
3266
20
413
48
1992
55
115
427
20
181
41
429
42
41
138
ng m
20
130
34
380
61
50
106
20
32
20
54
37
36
9
TABLA 2. CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS (ng m-3) EN TLAXCOAPAN (n=21) PARA LA FRACCIÓN GRUESA
(PM10).
Época de estiaje(septiembre a diciembre de 2007)
Elemento
Si
S
Cl
K
Ca
Ti
V
Cr
ng m
Filtros
Media
Mínimo
Máximo
Q1
Q3
σ
Mn
Fe
Ni
Cu
Zn
Sr
Hg
Pb
-3
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
21
13
7812
49
26012
4792
5731
7480
2890
513
7408
1772
3496
1687
982
55
3652
388
1290
1163
795
66
5447
210
1093
1163
6493
82
14810
2271
7866
3951
200
48
1297
48
90
313
158
41
1297
41
41
287
88
33
237
44
36
73
26
25
31
25
26
2
632
104
1398
263
779
276
20
8
52
8
44
15
20
8
77
13
28
19
28
8
76
12
48
21
27
26
29
28
26
2
24
23
31
23
23
2
18
0
120
0
30
28
Q1= 25o percentil
Q3= 75o percentil
σ= Desviación estándar
TABLA 3. PROMEDIO DE LA MASA Y CONCENTRACIONES DE ELEMENTOS EN LA FRACCIÓN GRUESO
DE TLAXCOAPAN, HIDALGO Y EL NORTE DE LA CIUDAD DE MÉXICO
41
Norte de la
Ciudad de
a
Mˇxico
21
43(25)
42(4)
Si (ng m )
9626 (1000)
319 (59)
S
2540 (242)
176 (65)
nr
Cl
1179 (162)
131 (62)
nr
K
586 (139)
106 (29)
nr
Ca
5029 (609)
560 (100)
nr
Ti
294 (65)
26 (3)
V
162 (41)
3,4 (0,4)
Elemento
Tlaxcoapan
Filtros
-3
PM10 ( g m )
-3
Cr
105 (21)
6,5 (0,7)
Mn
12 (2)
13 (4)
Fe
488 (116)
266 (34)
Ni
15 (6)
1,6 (0,4)
Cu
16 (8)
6,6 (1,9)
Zn (5)
21 (8)
45 (12)
Pb (16)
21 (6)
14 (5)
Est‡ndar primario / organismo
regulador
-3
gm
-3
50 g m Anual/ USEPA
-3
150 g m Diario/ USEPA
nr
nr
-3
100 ng m Anual/ WHO
(Machado et al., 2007)
nr
nr
nr
-3
24 ng m Anual/ USEPA
-3
20 ng m Anual /Com. Europea
(1999/30/CE)
nr
nr
1500 ng m Diario / USEPA
Miranda et al., 2004.
Los valores de la desviación estándar están en el paréntesis
a
-3
TABLA 4. ANÁLISIS FACTORIAL (ROTACIÓN VARIMAX) DE LA CONCENTRACIÓN DE
LOS ELEMENTOS DE LA FRACCIÓN GRUESA (PM10) EN EL ÁREA RURAL DE
TLAXCOAPAN, HIDALGO.
Parámetro
Factor 1
Factor 2
Factor 3
Factor 4
Factor 5
Factor 6
Factor 7
Autovalores
iniciales
3.31
2.97
1.81
1.77
1.71
1.53
1.52
% varianza
18.37
16.52
10.05
9.83
9.52
8.51
8.42
% Varianza
acumulada
18.37
34.89
44.94
54.77
64.29
72.80
81.22
-0.16
0.24
-0.03
0.88
-0.16
0.11
0.01
-0.11
-0.03
0.11
0.69
0.26
0.23
-0.38
0.14
0.48
0.05
0.22
-0.05
0.11
-0.04
0.41
0.03
-0.14
-0.32
-0.04
-0.01
0.16
0.33
0.36
-0.13
-0.16
0.21
-0.15
-0.24
-0.43
0.73
0.27
0.47
-0.18
0.19
-0.07
Autovalores iniciales
Si
S
Cl
K
Ca
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Ni
Cu
Zn
Pb
0.82
-0.03
0.31
-0.13
-0.10
0.82
0.70
0.66
-0.14
-0.01
0.09
0.20
-0.56
-0.60
-0.18
0.41
0.17
0.06
0.84
-0.08
0.18
0.26
0.22
0.65
0.23
0.65
0.44
0.33
0.03
-0.15
0.83
-0.23
0.13
0.12
0.42
-0.05
-0.24
-0.20
0.10
-0.19
-0.07
0.05
-0.05
0.54
-0.18
0.08
0.17
-0.01
0.21
-0.01
-0.04
0.50
0.10
0.02
0.26
-0.42
TABLA 5. IDENTIFICACIÓN DE FUENTES EMPLEANDO ANÁLISIS DE COMPONENTES PRINCIPALES (ACP)
Parámetro
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
% varianza
18.37
16.52
10.05
9.83
9.52
8.51
8.42
% Varianza
acumulada
18.37
34.89
44.94
54.77
64.29
72.80
81.22
TLAXCOAPAN
Industria
(Fundición metálica
o Incineración)
Si, Ti, V, Cr, Pb, Zn,
Industria de la
construcción y del
cemento
S, Ca, Fe,
Industria
/Incineración
Zn, Pb, Cu, Cr
Combustión de
petróleo,
Termoeléctrica*
Cl, V
Motores de
vehículos
S, Fe, Zn, Pb
Termoeléctrica
*
K, Ni, Cu, Pb
Industria
S, Cr
Industria del
Cemento y la
construcción,
polvo del suelo
S, Ca, Fe
Si, Mn, Ni
CONCLUSIONES
La concentración promedio anual de PM10 en el municipio de
Tlaxcoapan, Hidalgo, durante el periodo junio-diciembre de 2007,
se mantuvo por debajo del límite máximo permisible de la
NOM-025-SSA1-1993.
Se identificaron 16 elementos (Si, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe,
Ni, Cu, Zn, Sr, Hg, Pb) asociados a las PM10 empleando la
técnica nuclear de emisión de Rayos X inducida por partículas
(PIXE).
El Si>Ca>S fueron los elementos que presentaron las
concentraciones más altas en la fracción gruesa en ambas
épocas de monitoreo (lluvia y estiaje). Estos elementos se
encuentran asociados principalmente con fuentes de emisión de
la industria de la construcción y del cemento.
CONCLUSIONES
El análisis factorial (rotación Varimax) de la concentración de los
elementos presentes en el material partículado (PM10), permitió
identificar 7 factores asociados con las fuentes de emisión de
estos contaminantes:
•Industria de la fundición metálica y/o incineración
•Industria de la construcción y cemento,
•Combustión de petróleo,
•generación de energía,
•motores de vehículos,
•industria en general,
•polvo del suelo.
Agradecimiento a las siguientes
personas e Instituciones
Dra. Rosa Icela Beltrán Hernández
I. en Biot. Georgina Martínez Reséndiz
Arturo Ramírez Reyes-Estudiante de Lic.
Dra. Andrea de Vizcaya Ruíz
Dra. Luz María del Razo Jiménez
Dra. Corina Solis Rosales
MC. Valter Barrera
Proyecto financiado por PROMEPUPPACH-019, 2006