zona met - Universidad Autónoma del Estado de México

LA CONTAMINACION ATMOSFERICA PRECUSOR DE LLUVIA ACIDA EN LA
ZONA METROPOLITANA DE GUADALAJARA (ZMG), JALISCO, MEXICO.
Mario E. GARCÍA-GUADALUPE, Hermes U. RAMÍREZ SÁNCHEZ, Ángel R.
MEULENERT PEÑA, Faustino O. GARCÍA CONCEPCIÓN, Martha L. ESPINOSA
MARTÍNEZ
1
Instituto de Astronomía y Meteorología. Universidad de Guadalajara. Guadalajara
Jal. Méx. Av. Vallarta 2602. Col. Arcos Vallarta, C.P. 44130. Guadalajara, Jalisco.
Tel: 52 33 36164937, Fax: 52 33 36159829. email: [email protected],
[email protected]
Palabras clave: Lluvia ácida, contaminación atmosférica, red pluviométrica
RESUMEN
Debido al intenso desarrollo urbano e industrial desde la segunda mitad del siglo
XX, la ZMG ha presentado problemas de contaminación ambiental, incluyendo
lluvias ácidas. Objetivo. Determinar las concentraciones de SO2 y NO2 en el aire y
su influencia en las lluvias acidas. Metodología: Se implementó una red
pluviométrica con 17 estaciones para evaluar pH, SO42- y NO3- en la lluvia, SO2 y
NO2 en el aire y las condiciones atmosféricas en los temporales 1994-2004, para
determinar su transporte y depósito. Las técnicas analíticas se obtuvieron del
MANUAL FOR THE GAW PRECIPITATION CHEMISTRY PROGRAMME de la
Organización Meteorológica Mundial. Para analizar SO2 y NO2 en el aire se
utilizaron los datos de 8 estaciones de la Red Automática de Monitoreo
Atmosférico. La información se trató mediante métodos de Interpolación gráfica
obteniendo mapas espaciales para pH, SO42- y NO3- en la lluvia y NO2 y SO2 en el
aire. Resultados. Se analizaron relaciones entre los contaminantes antes, durante
y después del temporal, definiendo la presencia de lluvias ácidas. Se evidenció
que la contaminación atmosférica ha incrementado la concentración ácida de las
lluvias. El pH presentó incremento al oeste de la ZMG. El SO2 y NO2 en el aire
fueron máximas en 1999, mostrando relación con SO42- y NO3- en la lluvia. Los
vientos del este favorecieron el transporte al centro-oeste de la ZMG.
Conclusiones. El año 1999 presentó correspondencia entre las concentraciones
máximas de los parámetros analizados hacia el este, centro y oeste de la ZMG.
INTRODUCCION
Uno de los problemas que afronta la humanidad, es la degradación del medio
ambiente producto de la explotación extensiva e intensiva de los recursos
naturales, de las concentraciones industriales, urbanas y de la enorme cantidad de
sustancias contaminantes arrojadas tanto a la atmósfera como al medio terrestre.
Esta situación ha dado lugar a que poco a poco se pierda la capacidad asimiladora
y regeneradora de la naturaleza propiciando un grave problema de contaminación
ambiental. Las consecuencias de la contaminación no solo se traducen en efectos
1
directos al ser humano, sino también, en la generación de fenómenos que afectan
el medio ambiente, tal es el caso de las lluvias ácidas (Erickson 1991).
La lluvia es uno de los meteoros atmosféricos de mayor relevancia para el
planeta, la cual, al no escapar de los efectos de la contaminación, es de suma
importancia conocer los efectos que ésta causa en ella y en los seres vivos
(García et al. 1991, Seinfeld y Pandis 1998, García 200).
La composición química del agua de lluvia ha recibido considerable atención
mundial durante los últimos 50 años, particularmente en áreas con altos niveles de
contaminación atmosférica. Su estudio representa una tarea necesaria dentro de
las actividades de evaluación de calidad del aire (PPAZMCM 1999).
Se ha determinado que las principales sustancias involucradas en el cambio
de la naturaleza del agua de lluvia son las enormes descargas a la atmósfera de
bióxido de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno (NOx) emitidos desde diversas
fuentes, los cuales interactúan con la radiación solar, la humedad atmosférica y la
lluvia, propiciando la conversión durante su transporte a especies ácidas de
sulfatos (SO42-) y nitratos (NO3-), que debido a su facilidad para reaccionar, se
convierten en ácidos sulfúrico (H2SO4) y nítrico (HNO3) en disolución, agregando
un alto grado de acidez y como consecuencia, efectos adversos al ser humano, a
la vida de lagos, ríos, al suelo, plantas, árboles, materiales y estructuras artísticas,
esto dependiendo de la zona donde son depositados y fijados mediante la
precipitación (Davis y Cornwell 1991, Manahan 1991, Hare 1994, Brimblecombe
1996, Seinfeld y Pandis 1998). Otra sustancia que proporciona acidez es el ácido
clorhídrico (HCl), el cual se emite durante la combustión de minerales,
incineradores de residuos industriales, basura, desechos, entre otros (SMA 1982,
Harrison y De Mora 1991, Mellanby 1991).
En las áreas urbanas el agua de lluvia es influenciada por fuentes naturales y
antrópicas tales como polvos y partículas provenientes de suelos erosionados, de
campos de cultivo y de áreas carentes de vegetación, además de la emisión de
contaminantes asociados con la quema de combustibles fósiles que consumen los
vehículos automotores, las industrias, los comercios y servicios (Liss y Slater
1974, Sellers 1984). Estos contaminantes aunados a las condiciones dinámicas de
la atmósfera originan durante su transporte, la formación de compuestos ácidos
que contribuyen a modificar significativamente la composición natural del agua de
lluvia (Manahan 1991).
Las investigaciones sobre lluvias ácidas en nuestro país son recientes. Los
estudios sistemáticos iniciaron en 1980, enfocándose principalmente en la
determinación del potencial Hidrógeno (pH), SO42-, NO3- y cloruros (Cl-). Entre los
estudios fundamentados destacan los realizados por Báez y Padilla (1983) en
México DF y áreas rurales circundantes (evaluó pH, SO42- y NO3-); por Kanuga
(1984) en Jalapa, Veracruz (determinó pH, SO42- y Cl-) y por Calderón (1987 y
1988) en 10 lugares de la ciudad de Toluca, Estado de México, evaluando pH,
SO42- y NO3- (reportados en García et al. 1991).
Los primeros estudios sobre lluvia ácida en la Ciudad de Guadalajara
corresponden a Díaz (1934), quien recolectó agua de lluvia en el pluviómetro del
Observatorio Meteorológico hoy Instituto de Astronomía y Meteorología (IAM) de la
Universidad de Guadalajara (UdeG), destacando la lluvia del 27 de mayo, en la
cual, se determinaron elementos como azufre (S), ácido carbónico (H2CO3), sales
2
amoniacales, entre otros compuestos. Posteriormente, Briseño et al. (1993)
reporta un estudio puntual realizado entre 1976 y 1993 (en el IAM) evidenciando
la presencia de lluvia ácida. No obstante, el estudio no representó el problema en
toda su magnitud y es a partir de 1994 cuando se inicia un estudio completo en la
ZMG sobre la concentración de contaminantes en la lluvia.
Actualmente existen normas de calidad del aire para los precursores de
lluvia ácida (SO2 y bióxido de nitrógeno (NO2)), permitiendo su evaluación y
vigilancia, además de programas de mejoramiento de combustibles como medidas
de prevención. Los muestreos mediante el Programa Precipitaciones Ácidas en la
Zona Metropolitana de la Ciudad de México (PPAZMCM) han permitido conocer
los índices de contaminación utilizándolos como indicadores de la deposición por
lavado atmosférico (PPAZMCM 1999).
Área en estudio: ZMG
La Zona Metropolitana de Guadalajara
(ZMG) es considerada la segunda metrópoli
a nivel nacional según su importancia
demográfica y socioeconómica. Esta zona
experimentó desde 1970, un intenso
ZMG
desarrollo urbano e industrial sin planeación
ni control, originando problemas de
contaminación ambiental (Gonzalez 1995) y
como consecuencia lluvias ácidas (Briseño
et al. (1993); por tanto, es importante
determinar la influencia de la contaminación
atmosférica en la composición de la lluvia
que precipita en la región.
El desarrollo urbano e industrial en
Figura 1. Localización geográfica de la ZMG
las grandes metrópolis localizadas en valles
como es el caso de la ZMG (Fig. 1), ha
provocado gran generación de contaminantes atmosféricos agravando los efectos
en la salud de la población. La topografía de esta zona (cadena de cerros que
rodea al valle en forma de U) determina la cuenca atmosférica y el régimen de
vientos locales, lo que se traduce en un sistema de baja dispersión de
contaminantes.
OBJETIVO
El objetivo fue realizar un estudio para determinar la concentración de
contaminantes en el aire y en el agua de lluvia, particularmente, SO2 y NO2. Se
evaluaron los temporales en el período 1994-2004 (periodo junio-septiembre), los
contaminantes SO2 y NO2 (principales precursores de lluvia ácida) y las
condiciones dinámicas de la atmósfera (vientos) para definir su influencia en el
transporte y depósito de sustancias ácidas.
3
METODOLOGIA
TABLA 1. ESTACIONES DE MONITOREO EN LA ZMG
Nº
Estación
Clave
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
XIII
XIV
XV
XVI
XVII
Hermosa Provincia
Tlaquepaque
San Juan Bosco
CUCEI-UdG
Estadio Jalisco
Parque Morelos
Miravalle
Transito
Zona Industrial
Zona Centro
Atemajac
Cruz del Sur
Minerva
Periférico Sur
Plaza México
ZAPOPAN
El Colli
HPR
TLA
SJB
CUCEI
EJL
PMO
MIR
TRA
ZIN
CEN
ATE
CRS
MIN
PSR
PMX
ZAP
COL
Datos geográficos
Latitud
Longitud
-103.2889
20.6803
-103.2929
20.6338
-103.3142
20.6726
-103.3226
20.6594
-103.3297
20.7039
-103.3390
20.6800
-103.3447
20.6145
-103.3470
20.7094
-103.3580
20.6348
-103.3646
20.6773
-103.3651
20.7150
-103.3799
20.6531
-103.3833
20.6746
-103.3989
20.6130
-103.4018
20.6812
-103.4053
20.7415
-103.4281
20.6459
latitud
En el presente trabajo se evaluaron los contaminantes SO2 y NO2. Estos
contaminantes al reaccionar con la humedad atmosférica son transformados en
H2SO4 y HNO3 respectivamente, propiciando lluvia ácida. En este proceso
fisicoquímico complejo, tienen importancia las condiciones meteorológicas
dominantes a gran escala y desde luego a escala local. El monitoreo de la lluvia
durante el período 1994-2004 se realizó mediante la implementación de una Red
Pluviométrica de 17 estaciones de muestreo distribuidas estratégicamente en la
ZMG (Tabla 1, Fig. 2).
Para el estudio de los contaminantes SO2 y NO2 se utilizó la información del
banco de datos de las 8 estaciones de la Red Automática de Monitoreo
Atmosférico (RAMA) (Fig. 2) proporcionados por la Secretaria del Medio Ambiente
para el Desarrollo Sustentable del Estado de Jalisco, México (SEMADES). La
serie de datos comprende registros horarios de los contaminantes SO2 y NO2.
Los pluviómetros utilizados para los muestreos corresponden a
especificaciones estándar internacionales, constituidos por una botella de
polietileno de alta densidad conectada con un tubo a un embudo de 25 cm. de
diámetro (ambos de teflón) y soportado a una altura mínima de 1.50 m con la
finalidad de evitar interferencias.
20.75
ZAP
Red de monitoreo
(SEMADES)
Zapopan Norte
Red
pluviométrica
ATE
TRA
ATEMAJAC
20.70
Sector Hidalgo
PMX
MIN
VALLARTA
CEN
SJB
CENTRO
COL
Zapopan Sur
LOMA DORADA
CUCEI
CRS
20.65
EJL
OBLATOS
Sector Libertad
HPR
PMO
Sector Reforma
Sector Juarez
ZIN
TLAQ
TLAQUEPAQUE
AGUILAS
PSR
MIR
MIRAVALLE
Tonala
Tlaquepaque
20.60
-103.46
-103.41
-103.36
-103.31
-103.26
longitud
Figura 2. Distribución de la red pluviométrica y red automática de
monitoreo ambiental en la ZMG
La recolección se realizó en horas posteriores al evento de lluvia en frascos
de polietileno de alta densidad. Los pluviómetros fueron lavados y enjuagados
cuidadosamente con agua desionizada para ser reutilizados. Las muestras fueron
analizadas en un tiempo menor a 24 horas.
Las técnicas analíticas empleadas fueron, a) método potenciométrico para la
determinación de pH y b) la norma ISO 10304-1:1992 Water quality -Determination
of dissolved fluoride, chloride, nitrite, orthophosphate, bromide, nitrate and sulfate
ions, using liquid chromatography of ions- Part 1: Method for water with low
4
contamination, para la evaluación de SO42- y NO3-. Estas técnicas fueron tomadas
del MANUAL FOR THE GAW PRECIPITATION CHEMISTRY PROGRAMME
Guidelines, Data Quality Objectives and Standard Operating Procedures de la
Organización Meteorológica Mundial (WMO 2004).
Los parámetros pH, SO42- y NO3- fueron analizados en el período 1994-2004
y los contaminantes SO2 y NO2 en los años 1999-2004 debido a que son las
temporadas en que se analizaron los NO3- depositados por lluvia; de igual manera
se procedió con los SO42-. En consecuencia, se logró visualizar la relación y el
cambio de concentración de los contaminantes durante el período seco y las
sustancias depositadas en el período húmedo (antes, durante y después de la
temporada de lluvias) definiendo la magnitud de contaminación por lluvia ácida.
Para el tratamiento de los datos se utilizó el software Surfer® 6.0 (Keckler
1997) aplicando un modelo geoestadístico de interpolación gráfica. Se procedió al
cálculo de cada parámetro por temporada y durante todo el período. El resultado
de la aplicación del método fue la distribución espacial de los parámetros pH,
SO42- y NO3- en las lluvias y de los contaminantes NO2 y SO2 en el aire.
RESULTADOS
Los resultados evidenciaron el siguiente comportamiento:
a. pH
Los estudios a escala mundial han definido que una precipitación se considera
ácida cuando su pH es inferior a 5.6 unidades de pH (Davis y Cornwell 1991,
Caselli 1992, Seinfeld y Pandis 1998). Considerando el período de estudio 19942004, es evidente que la contaminación atmosférica ha modificado la naturaleza
química de la lluvia. La temporada de 1999 mostró el comportamiento más ácido
en prácticamente toda la ZMG (4.88-5.93 unidades) a excepción de la zona
noroeste, correspondiendo a niveles casi 10 veces más (Fig. 3a). La distribución
promedio ponderada en todo el período reflejó una tendencia ácida dominante
hacia el oeste de la ZMG (Fig. 3b).
IXT
pH: Temporal 1999
4.88 - 5.93 unidades
ZAP
a)
Zapopan Norte
6.48
TRA
Sector Hidalgo
MIN
CEN
6.18
Sector Libertad
HPR
PMO
Sector Hidalgo
PMX
MIN
5.68
TLAQ
5.88
5.78
Zapopan Sur
5.18
5.68
Sector Reforma
Sector Juarez
COL
5.58
ZIN
TLAQ
5.48
Tonala
MIR
PSR
5.28
20.60
5.98
SJB
5.38
Tlaquepaque
6.08
HPR
PMO
CRS
20.65
5.48
Tonala
MIR
CEN
6.18
Sector Libertad
CUCEI
5.58
PSR
6.28
EJL
5.78
Sector Reforma
ZIN
6.38
TRA
20.70
5.38
Tlaquepaque
5.28
5.18
20.60
5.08
5.08
4.98
4.98
4.88
4.88
STA
-103.46
CLA
-103.41
-103.36
-103.31
-103.26
6.58
6.48
ATE
5.88
CRS
Zapopan Sur
Zapopan Norte
5.98
SJB
Sector Juarez
COL
b)
6.08
CUCEI
20.65
IXT
pH: Periodo 1994-2002
5.38 - 6.23 unidades
ZAP
6.28
EJL
PMX
BATES
6.38
ATE
20.70
20.75
6.58
Latitud
BATES
Latitud
20.75
STA
-103.46
CLA
-103.41
-103.36
-103.31
Longitud
-103.26
Longitud
Figura 3. a) Distribución del pH en el temporal 1999 y b) Distribución del pH en el período 1994-2004
b. Frecuencias de lluvia ácida
5
La mayor frecuencia de lluvia ácida correspondió a 1999 con 30.1 % y la menor a
1995 con 2.9 %. Se observó que aunque cada temporada presentó variaciones, la
concentración de lluvia ácida va en aumento. La estación CUCEI presentó la
mayor frecuencia (14.14 %) seguida de las estaciones TLA, ZAP, COL y CEN.
c. SO42Las concentraciones máximas (9.30 mg L-1) correspondieron al temporal 1999 en
las regiones noreste, este y sureste (Fig. 4a), mientras que las mínimas (3.80 mg
L-1) se localizaron al oeste de la ZMG. La distribución de las concentraciones
promedio (4.3-6.2 mg L-1) en el período 1994-2004 no presenta un predominio
definido debido a las constantes variaciones de un temporal a otro (Fig. 4b).
d. NO3Las concentraciones en 1999 mostraron un comportamiento elevado hacia el
oeste (5.98 mg L-1) y niveles más bajos hacia el norte (4.14 mg L-1). Esta
temporada se caracterizó por reflejar una correspondencia con niveles altos de
acidez principalmente en la región oeste (Fig. 5). El año 2000 presentó
concentraciones altas hacia el sur-suroeste y la variación osciló entre 4.47 y 5.42
mg L-1, mientras que el 2002 mostró a la región centro como la más afectada con
concentraciones máximas de 5.27 mg L-1 y el resto de la ZMG demostró niveles
menores (4.45 mg L-1). Es necesario seguir analizando NO3- de manera
sistemática y determinar su influencia en la ZMG en un período más extenso.
Concentración de SO2 y NO2 en el aire
a. SO2
IXT
Concentraciòn:
Sulfatos 1999
3.80-9.30 (0.2) ppm
ZAP
a)
Zapopan Norte
ATE
TRA
EJL
20.70
Sector Hidalgo
PMX
MIN
CEN
Sector Libertad
HPR
PMO
SJB
CUCEI
CRS
20.65
Sector Reforma
Sector Juarez
COL
Zapopan Sur
ZIN
TLAQ
Tonala
MIR
PSR
Tlaquepaque
20.60
STA
-103.46
20.75
9.30
9.10
8.90
8.70
8.50
8.30
8.10
7.90
7.70
7.50
7.30
7.10
6.90
6.70
6.50
6.30
6.10
5.90
5.70
5.50
5.30
5.10
4.90
4.70
4.50
4.30
4.10
3.90
3.70
3.50
3.30
-103.36
-103.31
Intervalo:
4.29 - 6.18
Concentraciòn:
ZAP
b)
IXT
9.30
9.10
8.90
8.70
8.50
8.30
8.10
7.90
7.70
7.50
7.30
7.10
6.90
6.70
6.50
6.30
6.10
5.90
5.70
5.50
5.30
5.10
4.90
4.70
4.50
4.30
4.10
3.90
3.70
3.50
3.30
Sulfatos 1994-2002
4.30-6.20 (0.2) ppm
Zapopan Norte
ATE
TRA
EJL
20.70
Sector Hidalgo
PMX
Sector Libertad
HPR
PMO
CEN
MIN
SJB
CUCEI
CRS
20.65
Sector Reforma
Sector Juarez
COL
Zapopan Sur
ZIN
TLAQ
Tonala
MIR
PSR
Tlaquepaque
20.60
CLA
-103.41
BATES
Latitud
BATES
Latitud
20.75
-103.26
STA
CLA
-103.46
-103.41
-103.36
-103.31
-103.26
Longitud
Longitud
De los años evaluados, 1999 presentó las
concentraciones promedio más elevadas
de SO2 mostrando relación con las de
SO42- en el agua de lluvia en el mismo año.
Las concentraciones de SO2 disminuyeron
durante de lluvias debido a la influencia de
las precipitaciones y los vientos (Figs. 6a,
6b y 6c).
Latitud
Figura 4. a) Concentración de SO42- en el temporal 1999 y b) en el período 1994-2002
20.75
BATES
IXT
Concentracion:
Nitratos 1999
4.0-6.0 (0.1) ppm
ZAP
Zapopan Norte
6.00
5.90
5.80
ATE
5.70
TRA
EJL
20.70
Sector Hidalgo
5.60
5.50
Sector Libertad
5.40
PMX
MIN
CEN
HPR
PMO
5.30
SJB
5.20
5.10
CUCEI
5.00
CRS
20.65
Sector Reforma
Sector Juarez
COL
Zapopan Sur
ZIN
4.90
4.80
TLAQ
4.70
Tonala
MIR
PSR
4.60
4.50
Tlaquepaque
4.40
20.60
4.30
4.20
4.10
4.00
STA
-103.46
CLA
-103.41
-103.36
-103.31
-103.26
Longitud
Figura 5. Concentración de NO3en el temporal 1999
B
PB
P
6
b. NO2
El análisis definió a 1999 con las concentraciones promedio más altas de NO2, las
cuales se relacionan con las de NO3- encontradas en el agua de lluvia. (Figs. 7a,
7b y 7c). El primer período presentó las concentraciones máximas hacia el este,
mientras que el segundo y tercero correspondieron a las zonas centro y sur debido
por una parte al transporte del contaminante hacia esa zona y por otra parte a la
precipitación in situ.
DISCUSIÓN
pH
El temporal 1999 evidenció la lluvia más contaminada, mostrando relación con
elevadas concentraciones de SO2 y NO2 en el aire (en el mismo año). La
disminución en la concentración de SO2 y NO2 en el periodo de mayo a
septiembre (húmedo) se reflejó en un aumento en la concentración de iones
hidrógeno (pH), SO42- y NO3- contenidos en la lluvia. Los principales factores que
incidieron en la precipitación ácida durante el período 1994-2004 fueron las
emisiones contaminantes producto de la combustión de vehículos automotores e
industria (SO2 y NO2) y la dinámica atmosférica característica de esta temporada
(vientos del este), favoreciendo la dispersión de contaminantes al oeste de ZMG.
Concentracion SO2
Enero-Abril 1999
0.008-0.019
Zapopan Norte
20.75
0.022
0.021
BATES
b)
0.020
ATEMAJAC
Sector Hidalgo
0.018
20.65
LOMA DORADA
CENTRO
Sector Hidalgo
Sector Reforma
Sector Juarez
MIRAVALLE
0.013
0.012
0.012
20.65
Sector Reforma
Sector Juarez
Zapopan Sur
AGUILAS
20.60
0.004
0.003
0.003
-103.31
0.012
Sector Reforma
Sector Juarez
0.011
Zapopan Sur
0.010
TLAQUEPAQUE
AGUILAS
0.009
Tonala
MIRAVALLE
0.008
0.007
Tlaquepaque
0.006
20.60
0.005
0.004
0.003
0.002
0.002
0.002
-103.36
0.013
0.005
0.004
CLA
-103.41
0.014
20.65
0.007
Tlaquepaque
0.015
0.006
0.005
-103.46
0.017
LOMA DORADA
CENTRO
0.008
0.006
STA
0.018
Sector Libertad
0.016
VALLARTA
0.009
Tonala
MIRAVALLE
0.019
Sector Hidalgo
0.010
TLAQUEPAQUE
0.007
20.60
0.021
0.020
0.011
0.008
Tlaquepaque
0.022
OBLATOS
20.70
0.015
0.013
0.009
Tonala
Concentracion SO2
Octubre-Diciembre 1999
0.009-0.018
Zapopan Norte
0.016
LOMA DORADA
CENTRO
0.014
0.010
TLAQUEPAQUE
IXT
c)
ATEMAJAC
0.017
Sector Libertad
0.014
0.011
Zapopan Sur
AGUILAS
VALLARTA
0.015
BATES
0.018
0.016
VALLARTA
0.021
0.019
OBLATOS
20.70
0.017
Sector Libertad
20.75
0.022
0.020
ATEMAJAC
0.019
OBLATOS
20.70
IXT
Concentracion SO2
Mayo-Septiembre 1999
0.005-0.013
Zapopan Norte
Latitu d
IXT
a)
Latitu d
BATES
Latitud
20.75
STA
-103.46
-103.26
STA
CLA
-103.41
-103.36
-103.31
-103.26
CLA
-103.46
-103.41
-103.36
-103.31
-103.26
Longitud
Longitud
Longitud
Figura 7. a) Concentración de SO2 en el período enero-abril, b) Mayo-septiembre y c) Octubre-diciembre de 1999
Concentracion NO2
Enero-Abril 1999
0.051-0.135
Zapopan Norte
20.75
0.140
0.134
BATES
IXT
b)
0.128
0.122
ATEMAJAC
Concentracion NO2
Mayo-Septiembre 1999
0.057-0.094
Zapopan Norte
20.70
Sector Hidalgo
VALLARTA
0.110
Sector Libertad
CENTRO
Sector Reforma
Sector Juarez
VALLARTA
MIRAVALLE
LOMA DORADA
CENTRO
0.080
Sector Reforma
Sector Juarez
Zapopan Sur
STA
-103.46
CLA
-103.41
-103.36
-103.31
-103.26
Longitud
0.110
0.104
Sector Libertad
VALLARTA
0.098
LOMA DORADA
CENTRO
0.092
0.086
0.080
MIRAVALLE
0.074
20.65
Sector Reforma
Sector Juarez
0.062
TLAQUEPAQUE
AGUILAS
0.056
Tonala
MIRAVALLE
0.044
Tlaquepaque
0.068
Zapopan Sur
0.050
0.050
Tlaquepaque
0.044
0.038
0.038
0.032
Sector Hidalgo
0.056
Tonala
0.044
20.60
0.116
20.70
0.062
TLAQUEPAQUE
AGUILAS
0.050
Tlaquepaque
0.068
20.60
0.032
0.026
0.026
0.020
0.020
0.014
0.014
STA
-103.46
CLA
-103.41
-103.36
-103.31
-103.26
0.134
0.122
OBLATOS
0.074
20.65
0.140
0.128
ATEMAJAC
0.092
0.086
0.056
Tonala
Sector Libertad
0.080
0.062
TLAQUEPAQUE
AGUILAS
0.104
0.086
0.068
Zapopan Sur
0.110
Concentracion NO2
Octubre-Diciembre 1999
0.058-0.101
Zapopan Norte
0.098
0.092
0.074
20.65
Sector Hidalgo
0.098
LOMA DORADA
IXT
c)
0.116
OBLATOS
20.70
BATES
0.122
ATEMAJAC
0.104
0.134
0.128
0.116
OBLATOS
20.75
0.140
Latitud
IXT
a)
Latitud
BATES
Latitud
20.75
0.038
20.60
0.032
0.026
0.020
0.014
STA
-103.46
CLA
-103.41
-103.36
-103.31
Longitud
-103.26
Longitud
Figura 8. a) Concentración de NO2 en el período enero-abril, b) Mayo-septiembre y c) Octubre-diciembre de 1999
Los niveles de acidez reportados en este estudio (4.88-5.93 unidades de
pH) coinciden con los obtenidos por García et al. (1994) en México DF con pH’s
entre 4.30 y 4.90. También coinciden a los reportados en 1997 (4.40), 1998 (4.60)
y 1999 (4.20-5.60) por García (2000). Asimismo, son comparables con el grado de
acidez reportado por NADP/NTN (1998) en el centro y oeste de Estados Unidos de
América (EUA) con pH’s entre 5.90 y 6.60 unidades y máximos de 4.50 en el este
de los EUA (Manahan 1991, NADP/NTN 1998). Igualemente, son equiparables
7
con los reportados por Arrieta et al. (1999) en Argentina con pH’s entre 4.00 y 5.00
en 9 de cada 10 eventos. Los niveles máximos de acidez registrados en el período
1994-2004 (3.54-4.50) tienen correspondencia con los máximos (3.60-5.10)
reportados en el centro de Guadalajara (Briseño et al. 1993) en el período 19761993 (Fig. 9). Estos valores pueden compararse con los reportados en regiones
como New Hampshire (3.94-4.25), Pasadena (4.41), Amsterdan-Island-Océano
índico (4.92), Alaska (4.96), Australia (4.78), Venezuela (4.81), Suecia (4.30),
Bermuda (4.79) y Londres (3.80-4.88) (Seinfeld y Pandis 1998).
SO42Los resultados promedio en todo el período no indicaron una tendencia dominante
y solo se observaron focos con concentraciones elevadas (6.20 mg L-1) en las
zonas norte-sur, mientras que en el sureste y noroeste aparecieron las más bajas.
Aunque el promedio global no define claramente una tendencia, 1999 fue el
temporal con las concentraciones máximas (9.30 mg L-1) manifestando relación
con altos grados de acidez principalmente hacia el noreste, este y sureste de la
5.5
5
5.1
5.1
4.8
pH
4.5
4
4.6
4.5
4.5
4.4
4.3 4.3
4.4
4.3
4.5
4.4
4.3
4.1
3.9
4
3.7
4.4
4.4
4
3.9
3.7
3.5
4.4
4.1
3.8
3.6
3.5
3.3
3
Figura 9. Máximos de acidez en los periodos 1976-1993 y 1994-2004
año
ZMG. La variación de las concentraciones (3.80-9.30 mg L-1) en 1999 mostraron
similitud con las reportadas por Baez y Padilla (1983) mayores a 7.90 mg L-1 en
México DF y con las evaluadas por el PPAZMCM (1999) con valores entre 4.07 y
6.57 mg L-1 en el mismo año, 5.00-10.00 mg L-1 en 1995 y 5.23-7.30 mg L-1 en
1998. Asimismo, es posible comparar estos resultados con los reportados en New
Hampshire: 4.90-5.28 mg L-1, Suecia: 3.31 mg L-1 y Atenas: 4.80 mg L-1
(Brimblecombe 1996, Seinfeld y Pandis 1998).
NO3La concentración de NO3- en la temporada analizada indicó una disminución
progresiva. El año 1999 mostró relación entre concentraciones elevadas de NO3- y
altos niveles de acidez sobretodo en la región oeste de la ZMG. Las fuentes
móviles y fijas fueron los factores que incidieron en la precipitación con
concentraciones importantes de NO3-, además, las características dinámicas de la
atmósfera en el período de lluvias (vientos del este) transportaron y favorecieron
su dispersión hacia el centro-oeste-sur de la ZMG. Se observó que las
concentraciones promedio en 1999 (4.14-5.98 mg L-1) fueron mayores a las
reportadas por el PPAZMCM (1999) en ese año y en el mismo período (2.40-3.740
mg L-1) y cercanas a las evaluadas en 1997 (3.00-7.20 mg L-1). Asimismo,
coincidieron con las determinadas por Aguilar et al. (1983), Báez y Padilla (1983) y
8
Peñaranda (1988) en México DF. (6.09, 6.20 y 6.34 mg L-1 respectivamente). A su
vez, concordaron a los evaluados por Butlin en Londres en 1980 y 1981 entre 3.95
y 4.60 mg L-1 (Seinfeld y Pandis 1998). En el análisis de todo el periodo, se
concluyó que el año 1999 evidenció correspondencia entre los parámetros pH,
SO42- y NO3- principalmente al este y oeste de la ZMG.
SO2
Los tres años analizados definieron un comportamiento cíclico entre los períodos
húmedos y los períodos secos puntualizando una disminución en la concentración
de SO2 durante la temporada de lluvias y el consecuente aumento después del
mismo (Fig. 10). Cada año mostró variaciones en la dirección y velocidad del
viento favoreciendo el transporte y la concentración hacia zonas determinadas.
0.025
0.0225
0.02
minima
maxima
0.022
0.02
0.019
0.018
0.0175
0.01
0.005
0.0025
0.015
0.013
0.0125
0.0075
0.017
0.015
0.015
0.013
0.0098
0.008
0.0052
0.006
0.004
0.006
0.005
0.002
0.003
0
P erio do
Figura 10. Concentración de SO2 en el período seco y húmedo
NO2
El año 1999 evidenció las concentraciones promedio más elevadas de NO2 en el
aire, encontrándose relación con las concentraciones de NO3- en la lluvia. Estos
niveles fueron 2 veces más altos que en los años 2000 y 2002 (Fig. 11).
Asimismo, quedó fuertemente identificada la influencia del período húmedo (al
disminuir la concentración de NO2), concluyendo que a mayor concentración de
contaminantes en el aire, mayor presencia de precipitación ácida.
CONCLUSIONES
De acuerdo a los resultados obtenidos en este estudio (1994-2004), al
inventario de emisiones de SO2 y NO2 (SRMARNAP/SS/GEJ 1997), al crecimiento
del parque vehicular y al desarrollo urbano e industrial en la ZMG, se sugiere que
el principal contaminante depositado por vía húmeda y promotor de la lluvia ácida
es el NO2. Es fundamental seguir determinando los NO3- en la lluvia de manera
sistemática con la finalidad de ampliar la base de datos para fundamentar y
confirmar estos resultados.
La comparación que se ha realizado con otras regiones urbanas e
industriales a escala mundial y nacional, las cuales presentan una fuerte
contaminación y que reportan resultados con magnitudes similares a las
encontradas en la ZMG, puede no resultar la adecuada; sin embargo, aunque es
sabido que las condiciones orográficas, climáticas y dinámicas son particulares
para cada región, la importancia de esta comparación radica en el hecho de poner
9
de manifiesto que la ZMG esta registrando concentraciones de acidez importantes
al igual que en países y ciudades altamente urbanizadas e industrializadas (EUA,
Los Ángeles, Londres, México DF, entre otras). El crecimiento urbano e industrial
en la ZMG es indicativo de que este comportamiento es resultado de emisiones
0.14
0.135
minima
maxima
0.12
0.101
0.1
0.094
0.08
0.067
0.06
0.051
0.057
0.058
0.054
0.045
0.04
0.03
0.02
0.025
0.051
0.062
0.046
0.026
0.014
0.019
0.021
0
Figura 11. Concentración de NO2 en el período seco y húmedo
P erio do
contaminantes de origen antrópico. Dichas emisiones junto con las condiciones
meteorológicas de la región determinan el transporte, dispersión de contaminantes
y precipitaciones ácidas. El desarrollo incontrolado que siga teniendo la ZMG en
los próximos años puede propiciar niveles de contaminación y lluvia ácida de
mayor consideración con respecto a los que se han reportado hasta ahora si no se
elaboran planes reales de prevención y disminución de emisiones a la atmósfera.
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