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EVALUACION DE IONES PRESENTES EN PM2.5, DE LAS LOCALIDADES DE FONTIBON Y KENNEDY EN AMBIENTES INTRA Y EXTRAMURALES. ANA CAROLINA BARRERA CIFUENTES AURA LILIANA ROJAS PEREZ UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA BOGOTA D.C. 2009 EVALUACION DE IONES PRESENTES EN PM2.5, DE LAS LOCALIDADES DE FONTIBON Y KENNEDY EN AMBIENTES INTRA Y EXTRAMURALES. ANA CAROLINA BARRERA CIFUENTES AURA LILIANA ROJAS PEREZ Trabajo de Grado para optar al Título de Ingeniera Ambiental y Sanitaria Director Hugo Sarmiento Vela Químico UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA BOGOTA D.C. 2009 Nota de Aceptación: __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ _________________________________ Director: Hugo Sarmiento Vela _________________________________ Jurado: Oscar Contento _________________________________ Jurado: Luis Barreto Bogotá D.C. (24 de Abril de 2009) 3 A todas las personas a las que esta investigación les puede ser útil, a las que hicieron posible su realización, a mis padres, mi hermana y mi novio, por ser los impulsadores de mis sueños, a toda mi familia, a Dios. Carolina 4 Dedico este proyecto a mis padres y hermanos, quienes son las personas que siempre estarán presentes en cada instante de mi vida, a mi familia y amigos que de una u otra manera fueron participes en la consecución del mismo, a todas las personas con las que se compartió dentro y fuera de la Universidad y especialmente a todas aquellas que se encuentran en mayor grado de exposición a los efectos del deterioro de la calidad de aire. A Dios, cuya forma se hace presente en cada persona, instante y palabra. Aura 5 AGRADECIMIENTOS Gracias a cada una de las personas y entidades que hicieron posible la realización de esta investigación. Al Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, por confiar en los investigadores formados por la universidad de la Salle para la realización del macro proyecto, “Determinación y Correlación de Los Principales Microorganismos Patógenos Existentes en Los Ambientes Intramural y Extramural Presentes en Jardines Infantiles Expuestos y No Expuestos Ubicados en Las Localidades de Fontibón, Kennedy y Puente Aranda”, y por la financiación del proyecto, Gracias! A la Secretaría Distrital de Salud, por ser un apoyo en la formación y capacitación en temas de salud pública derivados de la investigación, y por su inmensa colaboración en la etapa de muestreo, especialmente al Hospital del Sur y al Hospital de Fontibón, Gracias! A la Universidad de la Salle, por su formación como profesionales y brindarnos las herramientas y espacios necesarios para la realización de esta investigación, por ser nuestro segundo hogar, Gracias! Al grupo de Investigación en Aerosoles y a su director Hugo Sarmiento Vela, por confiar en nosotras para la realización de este proyecto, pos su apoyo incondicional, su ayuda desinteresada y todos los momentos dedicados, Gracias! A todos nuestros compañeros de investigación por amenizar nuestra presencia en el laboratorio y durante la investigación, a todos ustedes Gracias! A todo el personal del laboratorio, a su directora Rosalina González, a su coordinador Oscar Contento y a todo el equipo de monitores por facilitarnos parte de las herramientas de trabajo y colaborarnos en todo momento, Gracias! En especial a nuestras familias y amigos, quienes día a día nos apoyan en lo personal, lo académico y profesional, ayudándonos a ser mejores cada día y siendo en muchos momentos el impulso para seguir adelante, a todos Gracias! 6 “El estudio, análisis, investigación y propuestas ideológicas sustentadas en este trabajo de grado no comprometen de ninguna forma a la universidad” Artículo 42, Parágrafo 2 REGLAMENTO ESTUDIANTIL Noviembre de 2004 7 CONTENIDO 1. OBJETIVOS ...................................................................................... 27 1.1 OBJETIVO GENERAL ...................................................................... 27 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................. 27 2. ANTECEDENTES ................................................................................. 28 3. MARCO TEÓRICO ............................................................................... 34 3.1 CONTAMINACIÓN .......................................................................... 34 3.2 CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN AMBIENTES EXTERIORES ....................... 34 3.2.1 Fuentes fijas ......................................................................... 35 3.2.2 Fuentes Móviles ..................................................................... 35 3.3 CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN AMBIENTES INTERIORES ........................ 35 3.3.1 Fuentes de Contaminación en Ambientes Interiores ........................... 36 3.4 OXIDOS DE NITRÓGENO (NOX) ........................................................... 36 3.5 OXIDOS DE AZUFRE (SOX) ................................................................ 37 3.6 MATERIAL PARTICULADO (PM) .......................................................... 38 3.6.1 Origen y formación del material particulado ................................... 39 3.6.2 Fuentes de emisión de material particulado .................................... 40 3.6.3 Composición química del Material Particulado ................................. 42 3.7 CROMATOGRAFÍA ......................................................................... 45 3.7.1 Principio de funcionamiento ...................................................... 45 3.7.2 Cromatografía Líquida .............................................................. 46 3.7.3 Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC) ............................. 46 3.7.4 Componentes básicos de un HPLC ................................................ 46 3.8 ESPECTROSCOPÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA ........................................... 48 8 3.9 MODELOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE ORIENTADOS A LOS RECEPTORES Y A LAS FUENTES ...................................................................................... 48 3.9.1 3.10 Modelo Receptor Unmix ............................................................ 49 DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO ................................................ 50 3.10.1 Fontibón .............................................................................. 50 3.10.2 Kennedy .............................................................................. 55 4. MARCO LEGAL .................................................................................. 62 5. METODOLOGÍA .................................................................................. 64 5.1 6. SELECCIÓN DE LOS PUNTOS DE MUESTREO ............................................ 64 5.1.1 Fontibón .............................................................................. 64 5.1.2 Kennedy .............................................................................. 69 5.2 MUESTREO ................................................................................. 74 5.3 LABORATORIO ............................................................................. 76 5.3.1 Análisis con HPLC ................................................................... 76 5.3.2 Análisis con Espectrometría de Absorción Atómica ............................ 80 5.4 ANÁLISIS DE DATOS ....................................................................... 82 5.5 ASOCIACIÓN CON POTENCIALES FUENTES DE EMISIÓN ............................... 83 RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................. 84 6.1 ANÁLISIS ESTADÍSTICO ................................................................... 84 6.1.1 Fontibón .............................................................................. 84 6.1.2 Kennedy .............................................................................. 85 6.2 INCIDENCIA AMBIENTE OUTDOOR EN EL AMBIENTE INDOOR ....................... 86 6.2.1 Fontibón .............................................................................. 86 6.2.2 Kennedy .............................................................................. 92 6.3 COMPOSICIÓN QUÍMICA PM2,5 ............................................................ 97 9 6.4 ASOCIACIÓN A FUENTES DE EMISIÓN (MODELO RECEPTOR UNMIX)................. 98 6.4.1 Fontibón .............................................................................. 98 6.4.2 Kennedy ............................................................................ 102 7. CONCLUSIONES ............................................................................... 106 8. RECOMENDACIONES .......................................................................... 109 9. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................. 110 ANEXOS ............................................................................................. 117 10 LISTA DE TABLAS Tabla 1 Ficha Técnica Fontibón 2008 ............................................................ 50 Tabla 2 Ficha Técnica Kennedy 2008 ............................................................ 56 Tabla 3 Estándar de Calidad de Aire para USA ................................................. 62 Tabla 4 Guías Calidad del Aire (GCA)- OMS ..................................................... 62 Tabla 5 Estándar Calidad de Aire para Colombia ............................................... 63 Tabla 6 Fuentes fijas cercanas al J.I Rafael Pombo ........................................... 67 Tabla 7 Fuentes fijas cercanas al J.I Santo Cristo ............................................. 69 Tabla 8 Fuentes fijas cercanas al H.I Solidaridad por Colombia ............................. 72 Tabla 9 Fuentes fijas cercanas al Hogar Infantil Timiza ...................................... 74 Tabla 10 Sistema de codificación de los filtros................................................. 75 Tabla 11 Condiciones Cromatográficas .......................................................... 76 Tabla 12 Condiciones para lectura de muestras ............................................... 81 Tabla 13 Estadísticos Fontibón ................................................................... 84 Tabla 14 Estadísticos Kennedy .................................................................. 85 Tabla 15 Correlaciones Zona Expuesta Fontibón ............................................... 88 Tabla 16 Correlaciones Zona No Expuesta Fontibón ........................................... 89 Tabla 17 Correlaciones Ambiente Outdoor Zona Expuesta ................................... 90 Tabla 18 Correlación Ambiente Outdoor Zona No Expuesta .................................. 91 Tabla 19 Correlaciones Ambiente Indoor ........................................................ 92 Tabla 20 Correlaciones Zona Expuesta .......................................................... 94 Tabla 21 Correlación Zona No Expuesta ......................................................... 94 Tabla 22 Correlaciones Ambiente Outdoor Zona Expuesta ................................... 95 Tabla 23 Correlaciones Ambiente Indoor ........................................................ 96 11 Tabla 24 Correlaciones Outdoor Zona No Expuesta ............................................ 96 Tabla 25 Concentración de Especies por Fuente (µg/m3) ..................................... 98 Tabla 26 Concentración de Especies por Fuente (µg/m3) .................................. 102 12 LISTAS DE FIGURAS Figura 1 Comparación caracterizaciones químicas en PM2.5 en diferentes países ........ 29 Figura 2 Componentes de un aerosol típico continental ...................................... 38 Figura 3 Formación generalizada de Sulfatos ................................................... 43 Figura 4 Formación generalizada de Nitratos................................................... 44 Figura 5 Componentes básicos de un cromatógrafo líquido de alta resolución ............ 47 Figura 6 Ubicación de localidad de Fontibón ................................................... 50 Figura 7 Tipo de Actividad Económica - Fontibón ............................................. 52 Figura 8 Tipo de Combustible - Fontibón ....................................................... 52 Figura 9 Utilización Calderas y Hornos - Fontibón............................................ 53 Figura 10 Estado Malla Vial Fontibón – Diciembre 2006 ..................................... 53 Figura 11 Ubicación de aforos vehiculares Centro de Fontibón ............................. 54 Figura 12 Distribución Vehicular durante 24 horas ............................................ 55 Figura 13 Distribución vehicular durante 24 horas............................................. 55 Figura 14 Ubicación de la localidad de Kennedy .............................................. 56 Figura 15 Tipo Actividad Económica - Kennedy ................................................ 58 Figura 16 Tipo de Combustible- Kennedy ....................................................... 58 Figura 17 Utilización Calderas y hornos - Kennedy ........................................... 58 Figura 18 Estado Malla Vial Kennedy – Diciembre 2005 ...................................... 59 Figura 19 Ubicación de aforos vehiculares Corabastos ....................................... 60 Figura 20 Distribución vehicular durante 24 horas ........................................... 60 Figura 21 Ubicación de aforos vehiculares Avenida 1° de Mayo ............................ 61 Figura 22 Distribución vehicular durante 24 horas ............................................ 61 13 Figura 23 Ubicación Jardín Infantil Rafael Pombo ............................................. 65 Figura 24 Fachada e instalaciones J.I Rafael Pombo .......................................... 66 Figura 25 Ubicación de los equipos Low Vol PM2.5 J.I Rafael Pombo ........................ 66 Figura 26 Ubicación Jardín Infantil Santo Cristo ............................................... 68 Figura 27 Fachada e instalaciones J.I Santo Cristo ............................................ 68 Figura 28 Ubicación de los equipos Low Vol PM2.5 J.I Santo Cristo .......................... 69 Figura 29 Ubicación Hogar Infantil Solidaridad por Colombia ................................ 71 Figura 30 Cercanía a vía principal e instalaciones H.I Solidaridad por Colombia ......... 71 Figura 31 Ubicación de los equipos Low Vol PM2.5 H.I Solidaridad por Colombia .......... 72 Figura 32 Ubicación Hogar Infantil Timiza ...................................................... 73 Figura 33 Cercanía a urbanizaciones residenciales e instalaciones H.I Timiza ............ 73 Figura 34 Ubicación de los equipos Low Vol PM2.5 H.I Timiza ................................ 74 Figura 35 Toma de muestra de Material Particulado en muestreador OMNI (Lov Vol) PM2.5 ......................................................................................................... 75 Figura 36 Preparación Fases Móviles ............................................................. 77 Figura 37 Preparación de Patrones para Calibración .......................................... 77 Figura 38 Calibración HPLC ....................................................................... 78 Figura 39 Análisis por Espectrometría de Absorción Atómica ................................ 80 Figura 40 Tipos de llama .......................................................................... 81 Figura 41 Gráficas Comparativas Ambiente Indoor- Outdoor Zona Expuesta .............. 87 Figura 42 Gráficas Comparativas Ambiente Indoor- Outdoor Zona No Expuesta .......... 87 Figura 43 Gráficas Comparativas Ambiente Indoor- Outdoor Zona Expuesta .............. 92 Figura 44 Gráficas Comparativas Ambiente Indoor- Outdoor Zona No Expuesta .......... 93 Figura 45 Composición Química PM2,5 ............................................................ 97 Figura 46 Distribución de Especies Fuente Área Zona Expuesta-Zona No Expuesta ....... 99 14 Figura 47 Distribución de Especies Fuentes Fijas Zona Expuesta-Zona No Expuesta ... 100 Figura 48 Distribución de Especies Fuentes Móviles Zona Expuesta-Zona No Expuesta 101 Figura 49 Distribución de Especies Fuente Área Zona Expuesta-Zona No Expuesta .... 103 Figura 50 Distribución de Especies Fuentes Fijas Zona Expuesta ......................... 103 Figura 51 Distribución de Especies Fuentes Móviles Zona Expuesta-Zona No Expuesta 105 15 LISTA DE ANEXOS Anexo 1 circulación, transporte, difusión y dispersión de contaminantes ............... 117 Anexo 2 Cinética de Reacción de los Componentes del Material Particulado ........... 121 Anexo 3 Ubicación de las Industrias con respecto al Jardín Infantil Rafael Pombo ..... 130 Anexo 4 Ubicación de las Industrias con respecto al Jardín Infantil Santo Cristo ....... 131 Anexo 5 Ubicación de las Industrias con respecto al Hogar Infantil Solidaridad por Colombia ........................................................................................... 132 Anexo 6 Ubicación de las Industrias con respecto al Hogar Infantil Timiza ............. 133 Anexo 7 Protocolo para la Toma de Muestra de Material Particulado en Muestreador OMNI PM2.5 .......................................................................................... 134 Anexo 8 Protocolo de Extracción y Filtrado HPLC........................................... 143 Anexo 9 Protocolo de preparación de soluciones HPLC .................................... 148 Anexo 10 Protocolo de Manejo HPLC ......................................................... 152 Anexo 11 Protocolo calidad y Validación HPLC .............................................. 182 Anexo 12 Protocolo Limpieza Elementos HPLC .............................................. 190 Anexo 13 Protocolo de Extracción y Medición de Metales en Filtros de Aire por Medio del Equipo de Absorción Atómica (EAA) ........................................................ 195 Anexo 14 Cromatogramas para un día de muestreo en cada localidad ................... 212 Anexo 15 Resultados Controles de Calidad y Validación HPLC ............................. 220 Anexo 16 Resultados Análisis de Laboratorio ................................................. 229 Anexo 17 Reportes Corrida de Modelo Receptor EPA Unmix 6.0 .......................... 231 Anexo 18 Histogramas Frecuencia Relativa Localidad de Fontibón ....................... 250 Anexo 19 Histogramas de Frecuencia Relativa Localidad de Kennedy .................... 254 Anexo 20 Gráficos comparativos Ambiente Indoor-Outdoor por Analito Zona Expuesta Localidad Fontibón ................................................................................ 258 16 Anexo 21 Gráficos comparativos Ambiente Indoor-Outdoor por Analito Zona No Expuesta Localidad Fontibón. ............................................................................... 261 Anexo 22 Diagramas de Dispersión Zona Expuesta Localidad Fontibón .................. 264 Anexo 23 Diagramas de Dispersión Zona No Expuesta Localidad Fontibón. .............. 266 Anexo 24 Rosa de Vientos Periodo de Muestreo (18/02/08 al 14/05/08) Localidad de Fontibón ............................................................................................ 268 Anexo 25 Gráficos comparativos Ambiente Indoor-Outdoor por Analito Zona Expuesta Localidad Kennedy ................................................................................ 269 Anexo 26 Gráficos comparativos Ambiente Indoor-Outdoor por Analito Zona No Expuesta Localidad Kennedy. ............................................................................... 272 Anexo 27 Diagramas de Dispersión Zona Expuesta Localidad Kennedy. .................. 275 Anexo 28 Diagramas de Dispersión Zona No Expuesta Localidad Kennedy. .............. 277 Anexo 29 Rosa de Los Vientos Periodo de Muestreo (19/05/08 al 13/08/08) Localidad de Kennedy ......................................................................................... 279 Anexo 30 Actividades Industriales generadoras de Metales y gases precursores de Iones. ....................................................................................................... 280 17 GLOSARIO Aerosol: Del griego sol: suelo y aero: aire, éste término se refiere a partículas sólidas y/o líquidas suspendidas en el aire, define uno de los componentes principales de la atmósfera troposférica, siendo las partículas sólidas denominadas genéricamente como material particulado (MP) o material solidó en suspensión. Agua Desionizada: El agua desionizada es aquella a la cual se le han quitado los cationes, como los de sodio, calcio, hierro, cobre y otros, y aniones como el carbonato, fluoruro, cloruro, etc. mediante un proceso de intercambio iónico. Esto significa que al agua se le han quitado todos los iones excepto el H+, o más rigurosamente H3O+ y el OH-, pero puede contener pequeñas cantidades de impurezas no iónicas como compuestos orgánicos. Aire: Es el fluido que forma la atmósfera de la Tierra, constituido por una mezcla gaseosa cuya composición es, cuando menos, de veinte por ciento (20%) de oxígeno, setenta y siete por ciento (77%) de nitrógeno y proporciones variables de gases inertes y vapor de agua, en relación volumétrica. Ambientes Exteriores (Outdoor): Atmósfera en espacio abierto. Ambientes Interiores (Indoor): Atmósfera en lugares cerrados, tales como viviendas o edificios, o en recintos industriales. Analito: Es el componente (elemento, compuesto o ion) de interés analítico de una muestra. Son especies químicas cuya presencia o concentración se desea conocer. El analito es una especie química que puede ser identificado y cuantificado, es decir, determinar su cantidad y concentración en un proceso de medición química, constituye un tipo particular de mensurando en la metrología química. Anión: Ion cargado negativamente que se forma por la adición de electrones a átomos o moléculas. Área Fuente: Es una determinada zona o región, urbana suburbana o rural, que por albergar múltiples fuentes fijas de emisión, es considerada como una área especialmente generadora de sustancias contaminantes del aire. Catión: Ion cargado positivamente que se forma por la remoción de electrones de átomos o moléculas. Caracterización Química: Determinación de los compuestos químicos que se encuentran presentes en el material particulado. Combustión: La reacción de combustión se basa en la reacción química exotérmica de una sustancia o mezcla de sustancias llamada combustible con el oxígeno. La reacción de combustión puede llevarse a cabo directamente con el oxigeno o bien con una mezcla de sustancias que contengan oxígeno, llamada comburente, siendo el aire atmosférico el 18 comburente más habitual. La reacción del combustible con el oxígeno origina sustancias gaseosas entre las cuales las más comunes son CO2 y H2O. Se denominan en forma genérica productos, humos o gases de combustión. Es importante destacar que el combustible solo reacciona con el oxigeno y no con el nitrógeno, el otro componente del aire. Por lo tanto el nitrógeno del aire pasará íntegramente a los productos de combustión sin reaccionar. Combustibles Fósiles: Se llaman combustibles fósiles a aquellas materias primas empleadas en combustión que se han formado a partir de las plantas y otros organismos vivos que existieron en tiempos remotos en La Tierra. Son combustibles el carbón en todas sus variedades, el petróleo y el gas natural. Conductividad: Es la capacidad de un elemento de conducir electricidad, esta propiedad se puede medir cualitativamente y observar cualitativamente. Contaminación Atmosférica: Es el fenómeno de acumulación o de concentración de contaminantes en el aire. Contaminante Primario: Son las sustancias vertidas directamente a la atmósfera desde las fuentes. Su naturaleza y composición son muy variadas, si bien pueden agruparse por su estado físico, como serían partículas sólidas y liquidas o sustancias gaseosas, o pueden agruparse porque comparten un mismo elemento químicos, como óxidos de azufre o fluorocarbonados. Contaminante Secundario: Son las sustancias que no se vierten directamente a la atmósfera desde focos emisores, sino que se forman en el seno de la misma a través de los procesos químicos y/o fotoquímicos que sufren los contaminantes primarios. Correlación de Pearson: El coeficiente de correlación de Pearson, pensado para variables cuantitativas (escala mínima de intervalo), es un índice que mide el grado de covariación entre distintas variables relacionadas linealmente. Correlación de Spearman: La correlación de Spearman (rs) es una medida de relación lineal entre dos variables. Se diferencia de la correlación de Pearson en que utiliza valores medidos a nivel de una escala ordinal. Cromatrografía: Técnica utilizada para separar o analizar mezclas complejas. Las técnicas cromatograficas requieren que una muestra se coloque en uno de los extremos de la columna de un solidó o un liquido, lo cual se sostiene en un material de empaque inerte. A estas columnas se les conoce como fase estacionaria. Luego se pasa un líquido o un gas por la columna, lo cual se conoce como fase móvil. Los componentes de la muestra se disuelven en la fase móvil y además son transportados por la misma. Sin embargo, algunos tienden a quedarse más tiempo en la fase estacionaria más que otros y su avance por la columna es más lento. La mezcla se separa a medida que el solvente se mueve por la fase estacionaria. 19 Cromatograma: Es la representación de la respuesta o señal del sistema de detección continuo (CLAR, CG) o discontinuo (fotodensitómetro en cromatografía plana) en función del tiempo, volumen de eluyente o distancia en el lecho cromatográfico. Cromatografía Iónica: Es la separación cromatográfica de especies con cargas eléctricas netas mediante un cambiador iónico, en que los analitos son fundamentalmente iones inorgánicos, y se emplea detección continua, principalmente coductimétrica. Cromatografía Líquida: La cromatografía liquida en columna (CLC) es una variedad de cromatografía en la que la fase móvil es liquida y pasa a través de la fase estacionaria, sólida o líquida, que está retenida en un recinto cilíndrico. Con frecuencia es llamada “cromatografía en columna” o “cromatografía liquida” (CL). Emisión: Es la descarga de una sustancia o elementos al aire, en estado sólido, líquido o gaseoso, o en alguna combinación de éstos, proveniente de una fuente fija o móvil. Equipo Low-Vol: Es un Sistema de Aspiración con filtro de bajo volumen, se basa en la retención de partículas atmosféricas sobre un medio permeable (filtro) a partir de un volumen de aire aspirado a través del cabezal del equipo y generado mediante un motor (bomba de aspiración). Maneja un caudal de aspiración que se sitúa de 2 a 3 m3/h. Fuente de Emisión: Es toda actividad, proceso u operación, realizado por los seres humanos, o con su intervención, susceptible de emitir contaminantes al aire. Fuente Fija: Es la fuente de emisión situada en un lugar determinado e inamovible, aun cuando la descarga de contaminantes se produzca en forma dispersa. Fuente Móvil: Es la fuente de emisión que por razón de su uso o propósito, es susceptible de desplazarse, como los automotores o vehículos de transporte a motor de cualquier naturaleza. Filtro de Cuarzo: Elemento utilizado para la colección de muestras de aerosoles. Este filtro pertenece a los denominados filtros de fibra, junto con los de vidrio, presenta adecuadas condiciones en la realización de medidas gravimétrícas, dado que presenta alta capacidad de retención de las partículas y menor absorción de humedad. Fracción Fina: Son las partículas que se encuentran en el rango de nucleación o condensación, cuyas dimensiones oscilan entre 1nm (0,001 µm) y 0,1 µm de diámetro aerodinámico, también son partículas finas las partículas que se encuentran en el rango de acumulación, las cuales poseen diámetros aerodinámicos que varían entre 0,1 y 2 µm. En términos generales esta fracción comprende las partículas menores a 2,5 µm de diámetro aerodinámico. Fracción Gruesa: Son las partículas que poseen diámetros aerodinámicos mayores a 2,5 µm. Estas partículas son formadas por procesos mecánicos, con origen tanto biogénico (polvo arrastrado por el viento, emisiones volcánicas, etc.) como antropogénico (construcciones, extracciones mineras, etc.). 20 Fracción Respirable: Este criterio es basado en el impacto de las partículas en la salud de las personas, las partículas de diámetro aerodinámico menores a 10 µm configuran fracciones porcentuales de ser respirables, siendo las menores a 2,5 µm clasificadas como 100% respirables. Gases Precursores: Son los gases que reaccionan con los componentes de la atmósfera para generar contaminantes secundarios. Ion: Especie química, ya sea un átomo o una molécula, cargada eléctricamente. Esto se debe a que ha ganado o perdido electrones de su dotación, originalmente neutra, fenómeno que se conoce como ionización. Inventario: Registro documentado de las industrias y empresas que se encuentran ubicadas en una determinada zona. Localidad: Es una división territorial y administrativa genérica para cualquier núcleo de población con identidad propia. Puede ser tanto un núcleo de pequeño tamaño y pocos habitantes (aldea, pueblo), como un núcleo de gran tamaño y muy poblado (ciudad). También existen localidades despobladas. Material Particulado: Termino utilizado para definir la compleja mezcla de partículas sólidas y líquidas, dispersas y arrastradas por el aire. Este concepto general ha sido desglosado, en diversos parámetros (PST, PM10, PM2,5) en función del tamaño de las partículas y de sus riesgos a la salud humana. Modelo: Es el resultado del proceso de generar una representación abstracta, conceptual, grafica o visual, física, matemática, de fenómenos, sistemas o procesos a fin de analizar, describir, explicar, simular esos fenómenos o procesos. Modelo Receptor: Son software que utilizan las concentraciones de gases y partículas medidas en las fuentes (perfiles de emisión) y en el aire ambiente para identificar y cuantificar la contribución de las fuentes de concentración observadas en el receptor (medio ambiente). Monitoreo Atmosférico: Métodos empleados para la recolección de muestras para poder realizar seguimiento de los compuestos que se encuentran en la atmósfera. Procedimiento: Es el modo de ejecutar determinadas acciones que suelen realizarse de la misma forma, con una serie común de pasos claramente definidos, que permiten realizar una ocupación o trabajo correctamente. Protocolo: Documento en el cual se presentan los procedimientos para la ejecución de diferente tipo de actividades. Zona Expuesta: Lugar influenciado por la presencia de industrias y alto flujo vehicular. Zona No Expuesta: O menos expuesta, lugar con menor influencia de industrias y flujo vehicular. 21 ABREVIATURAS SO2 SO3 NOX Mg+ Fe Ca+ K+1 Zn Si SO-4 NO-3 NO-2 NH+4 NaF Cl FNa+ C7 H6 O3 H3O4P (NH4)2SO4 MeOH O3 MO CO CE ppm mg/m3 μg/m3 psi μS/cm2 m3 µL L/min ml mm ml/min m/s ºC ºK gr mmHg mM Tamb Pamb PST Dióxido de Azufre Trióxido de Azufre Óxidos de Nitrógeno Magnesio Hierro Calcio Potasio Zinc Silicio Sulfato Nitrato Nitrito Amonio Fluoruro de Sodio Cloruro Fluoruro Sodio Ácido p-Hydroxibenzoico Ácido Fosfórico Sulfato de Amonio Metanol Ozono Materia Orgánica Carbono orgánico Carbono Elemental Partes por millón Miligramo por metro cúbico Microgramo por metro cúbico Libra/pulgada cuadrada Micro siemens/centímetro cuadrado Metro Cúbico Micro Litros Litros por minuto Mililitro Milímetros Mililitro por minuto Metros sobre segundo Grados Centígrados Grados Kelvin Gramos Milímetros de Mercurio miliMolar Temperatura Ambiente Presión Ambiente Partículas Totales Suspendidas 22 PM10 PM2.5 CLAE HPLC Ø LV HV RMCAB SDA EPA WHO CEPIS OMS EPP pH TPC GLP ACPM (o) (i) Material particulado menor a 10 micras Material particulado menor a 2.5 micras Cromatografía líquida de alta eficiencia High Performance Liquid Chromatography Diámetro Low Volume Sampler High Volume Sampler Red Monitoreo Calidad de Aire de Bogotá Secretaria Distrital de Ambiente Enviromental Protection Agency World Health Organization Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente Organización Mundial de la Salud Elementos Protección Personal Potencial de Hidrogeno Transporte Público Colectivo Gas Licuado de Petróleo Aceite Combustible Para Motores Outdoor Indoor 23 RESUMEN La presente investigación se realizó en jardines infantiles de las localidades de Kennedy y Fontibón de la ciudad de Bogotá D.C, entre el 18 de febrero y el 13 de agosto de 2008, con la financiación del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, y la participación de la Secretaría Distrital de Salud y la Universidad de la Salle, con el propósito de evaluar las concentraciones de iones presentes en material particulado inferior a 2,5 micras. Para ello se estableció el comportamiento de las concentraciones de iones encontradas, posteriormente se determinó la incidencia de los ambientes extramurales sobre los intramurales, y por último se definieron las posibles fuentes asociadas a la generación de estos contaminantes. Durante la última década los estudios mundiales se han encaminado a caracterizar la fracción correspondiente a PM2.5, debido a las implicaciones que conlleva la fracción fina especialmente para la salud humana debido a que las partículas de este tamaño son 100% respirables; para la ciudad de Bogotá, no se cuenta a la fecha ningún estudio que permita determinar la composición de esta fracción de material particulado y las fuentes que los generan, haciendo así que esta investigación sea de gran importancia en el estudio de la calidad del Aire de las localidades en estudio y para la ciudad en general. Metodológicamente la investigación se realizó en 5 etapas consecutivas así: selección de los puntos de muestreo, muestreo, análisis de laboratorio por Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (HPLC) y Espectrometría de Absorción Atómica (EAA), Análisis de datos y Asociación con potenciales fuentes de emisión. Los equipos para la recolección de muestras se ubicaron con el criterio de zona expuesta (Con presencia de alto flujo vehicular e industrias) y no expuesta (o menos expuesta) para cada una de las localidades, y para ambientes intramurales y extramurales. De esta manera los jardines infantiles donde se ubicaron los equipos fueron para la localidad de Fontibón, el Jardín Infantil Rafael Pombo (Zona Expuesta) y el jardín infantil Santo Cristo (Zona no expuesta), y para la localidad de Kennedy, el hogar infantil Solidaridad por Colombia (Zona Expuesta) y hogar infantil Timiza (Zona no expuesta). Los resultados obtenidos determinaron que la composición del PM2,5 en las dos localidades se mantienen del 93% al 97% para metales, del 2% al 5% para iones, del 1% al 1,5% para CO y CE, y de 0,1% a 0,15% para HAP’S. Las concentraciones evaluadas no lograron demostrar la incidencia del ambiente extramural sobre el intramural, debido a la variabilidad de las concentraciones obtenidas, y a la presencia de concentraciones superiores en el ambiente interior con respecto al exterior para la mayoría de los iones. También se determinaron tres tipos de fuentes asociadas a estos contaminantes por medio de la corrida del modelo receptor EPA Unmix 6.0. Estas fuentes son: Fuentes tipo Área con presencia de material geológico principalmente, Fuentes Móviles caracterizadas por la presencia de Silicio, Nitrato, Sulfato y Vanadio, y Fuentes fijas, determinadas a partir de la selección de industrias ubicadas en un radio de un kilómetro de distancia a los jardines infantiles. 24 ABSTRACT This research was conducted in kindergartens in the villages of Fontibón and Kennedy in the city of Bogotá D.C, between February 18 and August 13, 2008, with funding from the Ministry of Environment, Housing and Territorial Development, and participation of the District Secretariat of Health and La Salle University, to assess the concentrations of ions present in particulate matter less than 2.5 microns. This established the behavior of the concentrations of ions found, later determined the impact of the intramural extramural environments, and finally identified the sources associated with the generation of these pollutants. During the last decade the global studies have been aimed at characterizing the fraction of PM2.5 due to the implications of the fine fraction especially for human health because the particles of this size are 100% breathable, for the city Bogota, there is not any study to determine the composition of this fraction of particulate matter and the sources that generate them, doing so, this research is of great importance in the study of air quality of this sites and for the city in general. Methodologically, the research was conducted in 5 consecutive steps as follows: selection of sampling points, sampling, laboratory analysis by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and Atomic Absorption Spectrometry (AAS), data analysis and association with potential sources of emission. Equipment for collecting samples were placed in the criteria of area exposed (in the presence of high vehicular traffic and industry) and unexposed (or less exposed) for each of the localities, and for intramural and extramural environments. The kindergartens chose for the town of Fontibón are: Kindergarten Rafael Pombo (exposed area) and Kindergarten Holy Christ (non-exposed area) and for the town of Kennedy are: the children's home Solidarity by Colombia (exposed area) and children's home Timiza (unexposed area). The results found that the composition of PM2,5 in the two locations are maintained from 93% to 97% for metals, 2% to 5% for ions of about 1% to 1.5% for OC and EC, and 0.1% to 0.15% for HAP'S. The concentrations tested failed to demonstrate the impact of environment outdoor of the environment indoor due to variability of the concentrations obtained, and the presence of higher concentrations in the environment indoor with respect to the outdoor for most of the ions. We also identified three types of sources associated with these pollutants through the run of the model receiver EPA Unmixed 6.0. These sources are: Area Sources kind of geological material mainly Mobile Sources characterized by the presence of silicon, nitrate, sulfate and vanadium, and stationary sources, selected by the selection of industries located within a radius of one kilometer distance to kindergartens. 25 INTRODUCCIÓN Uno de los logros de la humanidad ha sido la capacidad de generar actividades y procesos en los cuales la materia prima es transformada masivamente en productos destinados a la satisfacción de sus propias necesidades. Estos procesos requieren de fuentes de energía para poder llevar a cabo su desarrollo. En la actualidad la principal fuente de energía es la proveniente de combustibles fósiles, los cuales se han empleado tanto en procesos industriales como en el desplazamiento vehicular. La combustión es el proceso por medio del cual se genera la mayor parte de contaminantes primarios, entre estos se encuentra el material particulado, los compuestos de nitrógeno y los compuestos de azufre. Los contaminantes primarios a su vez, dan paso a la generación de contaminantes secundarios, formados a partir de las reacciones que tienen lugar en la atmósfera entre estos contaminantes y los compuestos que generalmente se encuentran presentes en ella. Los contaminantes secundarios han sido objeto de seguimiento debido a que, según estudios realizados a nivel mundial, las altas concentraciones tienden a presentarse en las fracciones de material particulado fino o menor a 2,5µg/m3 (PM2,5), esto quiere decir que se encuentran en la fracción 100% respirable, es decir, no son retenidas por las vías respiratorias superiores ingresando de manera completa al organismo. Teniendo en cuenta lo descrito anteriormente se emprendió la presente investigación denominada “Evaluación de Iones Presentes en PM2,5, de las localidades de Fontibón y Kennedy en Ambientes Intra y Extramurales”, buscando determinar por medio de análisis cromatográfico y de absorción atómica las concentraciones de Amonio, Calcio, Magnesio, Fluoruro, Nitrato y Sulfato, presentes en dos de las localidades de mayor aglomeración industrial y tránsito vehicular declaradas como Áreas Fuentes de la ciudad de Bogotá. Esta investigación es la primera realizada para las localidades de Fontibón y Kennedy destinada, entre otras cosas, a la caracterización química del PM2,5 logrando dar una idea del contenido y distribución porcentual de los contaminantes presentes en dichos sectores de la capital. 26 1. OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL Evaluar la concentración de iones presentes en material particulado inferior a 2,5 micras, proveniente de las localidades de Fontibón y Kennedy, de zonas expuestas y no expuestas, en ambientes intramurales y extramurales, y su asociación con potenciales fuentes de emisión. 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.2.1 Determinar las concentraciones de iones presentes en PM2,5 de muestras tomadas en jardines infantiles ubicados en zonas de alto flujo vehicular y presencia de industrias, frente a jardines infantiles ubicados en zonas no expuestas. 1.2.2 Identificar la relación entre las concentraciones de iones presentes en PM2,5 encontradas en zonas expuestas y no expuestas, en ambientes intramurales y extramurales. 1.2.3 Asociar las concentraciones de iones presentes en PM2,5 con las potenciales fuentes de emisión, por medio de los inventarios de fuentes emisoras del distrito y su actualización, y de la corrida de un modelo Receptor. 27 2. ANTECEDENTES En la actualidad uno de los principales núcleos de estudio e investigación, ha sido lo relacionado con el recurso aire y la contaminación atmosférica, no solamente por la cantidad de fuentes fijas que se encuentran en los grandes centros urbanos sino también por el aumento de fuentes móviles de diferentes tipos, a los cuales se les ha atribuido un mayor aporte de contaminantes primarios, producto del uso de combustibles fósiles. La contaminación atmosférica se presenta cuando los contaminantes atmosféricos se acumulan o alcanzan concentraciones elevadas sobre su nivel normal que alteren las propiedades físico-químicas de la atmosfera y puedan producir efectos medibles en el hombre, los animales, la vegetación o los materiales. De manera general los contaminantes atmosféricos han sido clasificados por Wark y Warner (1990)1 en: materia particulada o partículas, compuestos que contienen azufre, compuestos orgánicos, compuestos que contienen nitrógeno, monóxido de carbono, compuestos halogenados y compuestos radiactivos. Dichos contaminantes también se pueden agrupar en dos tipificaciones, los contaminantes de origen primario que son los emitidos directamente a la atmosfera por las fuentes, mientras que los secundarios son los que se forman en la atmosfera por reacciones químicas entre los contaminantes primarios y las especies químicas que se encuentran usualmente en la atmosfera. De los contaminantes atmosféricos anteriormente nombrados, según Rojas (2005)2 el material particulado es el más complejo y significativo, debido a que el seguimiento no solamente se basa en la concentración ambiental sino también en la caracterización química que permitirá conocer las sustancias químicas que lo componen y el tamaño de partículas involucradas. El material particulado se encuentra clasificado según su diámetro aerodinámico, encontrando así partículas de tamaño menor a 10 µm que se denominan PM10, en donde se encuentran las partículas respirables por los humanos; las partículas de tamaño menor a 2.5 µm son denominadas PM2.5, que también son conocidas como fracción fina, en donde todas las partículas que contiene son 100% respirables por no ser retenidas en las vías respiratorias superiores. Estos tamaños de partículas a su vez pertenecen a las denominadas PST, partículas totales suspendidas. Diversas investigaciones se han encaminado hacia la caracterización química del material particulado, en donde se han establecido que los principales componentes son sulfatos, nitratos, amonio, cloro, carbono elemental, carbono orgánico, minerales y material biológico; también se encuentran metales como plomo, mercurio, hierro y ácidos fuertes como nítrico y sulfúrico; y compuestos como benceno, tolueno e hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP’s). Es importante resaltar que los porcentajes de concentración de estos compuestos varían principalmente, con respecto al tamaño de las partículas analizadas, al lugar de muestreo y al tipo de fuentes asociadas. 1 WARK Kenneth., WARNER Cecil. Contaminación del Aire: Origen y Control. 1990. 1ed. ROJAS Néstor. Generalidades sobre material particulado y su caracterización. Material Particulado Atmosférico y Salud. Ediciones UNIANDES. Facultad de Ingeniería.1Ed. 2005. 2 28 Durante la última década los estudios mundiales se han encaminado a caracterizar la fracción correspondiente a PM2.5, debido a las implicaciones que conlleva la fracción fina especialmente para la salud humana. En la Figura 1 se encuentran las caracterizaciones realizadas en distintas ciudades mundiales para PM2.5. Figura 1 Comparación caracterizaciones químicas en PM2.5 en diferentes países Canadá - Ontario China - Beijing 3% 5% Carbono Elemental 15% 14% 26% Carbono Orgánico 45% Amonio 6% Sulfatos Sulfatos Nitratos Cloruros Cloruros Polvo 35% Polvo Otros Chile - Santiago 5% Carbono Elemental 20% Otros 44% EEUU - Tennesse Valley 5% 1% 4% 16% Carbono Elemental Carbono Orgánico Carbono Orgánico 27% Amonio Amonio 22% Sulfatos 18% Nitratos Sulfatos Nitratos Cloruros Cloruros Polvo Polvo 48% Carbono Orgánico Amonio 7% Nitratos Carbono Elemental 17% Otros 17% Otros Fuente: Reducción de la concentración de PM10 en Bogotá en los próximos 15 años IDEAM. Los estudios realizados para PM2.5 dejan como evidencia la preferencia que tienen los contaminantes secundarios, como los iones, para las fracciones finas de material particulado. Esta misma preferencia es la que se presenta con el carbón orgánico y elemental. Se han realizado estudios comparativos entre PM10 y PM2.5, como en el caso de Ciudad de México (México), donde Chow y Watson(2001)3, midieron partículas de PM2.5 y PM10 en intervalos de 24 h. Las partículas en masa se componen de carbono, sulfatos, nitratos, amonio y otros componentes, variando en proporciones, días y en lugares. Dichos componentes son más abundantes para la fracción de PM2.5 que para PM10, demostrado así por Sillanpaa et.al (2002-2003)4, quién monitoreó 7 ciudades europeas para caracterizar químicamente el PM10 y PM2.5. Las ciudades muestreadas fueron Duisburg (Alemania), Praga (República Checa), Ámsterdam (Países Bajos), Helsinki (Finlandia), Barcelona 3 CHOW, Judith C., et al. Chemical composition of PM 2.5 and PM10 in Mexico City during winter 1997. En: The science of total environment. En linea: No.287 (2002) 177-201. Disponible en internet: www.sciencedirect.co 4 SILLANPA. Et al., Markus, Chemical composition and mass closure of particulate matter al six irban sites in Europe. En: Atmospheric environment. En linea: No.40 (2006) S212-S223. Disponible en internet: www.sciencedirect.com 29 (España) y Atenas (Grecia). Identificó también que los principales componentes son los compuestos orgánicos seguidos de los iones inorgánicos y la sal marina. Investigaciones realizadas a escala mundial, en diferentes ciudades y años, han demostrado la presencia de componentes iónicos en las fracciones de material particulado. Los iones especialmente evaluados son sulfato, nitrato y amonio, debido a su permanente presencia y porcentaje de representación en la totalidad del material particulado. Más específicamente, evaluando las concentraciones presentadas de cada ión en el material particulado PM2.5, en la ciudad de Korea del Sur, Lee(2001)5 encontró que los sulfatos son la especie más abundante, constituye entre 13-23% de la masa de PM2.5; seguido de los nitratos, carbono orgánico, amonio y carbono elemental. La suma de las especies analizadas ocupan del 50% al 62% de la masa de PM 2.5. Similar distribución porcentual se obtuvo para la ciudad de São Paulo (Brasil) por Bourotte y Amarante(2007)6, encontrando mayores porcentajes para la fracción fina, siendo estas sulfato con 48,4%, nitrato 19,6% y amonio con 12,5%. Luego de realizar caracterizaciones comparando fracciones finas y gruesas de ambientes extramurales o del aire libre, las investigaciones se enfocaron también a la caracterización del material particulado en ambientes interiores, el cual presenta composiciones similares que el exterior, demostrado así por KIM(1985)7, en la ciudad de Houston (Texas), el sulfato es el mayor componente en masa de las partículas finas, estando presente en un 30% en masa en ambientes exteriores y en un 12% en ambientes interiores. Sin embargo dichas distribuciones porcentuales pueden variar, entre otros factores, por las fuentes asociadas a cada uno de los ambientes. Existen varias fuentes que se encuentran asociadas a la formación de contaminantes secundarios. Según Pacheco, Sanhueza y Romero (1997-2003)8, en un estudio realizado para la Gran Sabana en Venezuela, dentro de las fuentes externas de formación de iones se encuentra la quema de biomasa y la combustión de energéticos fósiles que producen óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre (SOx). Los nitratos pueden presentarse por fotoxidación de los óxidos de nitrógeno debido a la electricidad de la atmósfera y también por la acción biológica de los suelos; para el calcio una de las fuentes más importantes es la resuspensión de polvo del suelo. Celis y Morales(2007)9, para el caso de Chillán (Chile), suman a estas fuentes externas la actividad industrial y el tráfico vehicular, siendo este último la fuente más importante de partículas primarias, las 5 LEE, Hak Sung., et al. Chemical Characteristics of principal PM2.5 species in Chongju, South Korea. En: Atmospheric environment. En linea: No.35 (2001) 739-746. Disponible en internet: www.sciencedirect.com 6 BOUTOTTE, Christine, et al. Association between ionic composition of fine and coarse aerosol soluble fraction and peak expiratory flow of ashmatic patients in Sao Paulo city (Brazil). En: Atmospheric environment. Disponible en internet: www.sciencedirect.com 7 KIM, Yoon Shin. A Quantitative Investigation of Source and Elemental Composition of Indoor and Outdoor Fine Articulate Air Pollution in Houston (Texas). 1985, 225 páginas; AAT 8612152. Disponible en internet: http://proquest.umi.com/pqdweb?index=16&did=753320701&SrchMode=1&sid=4&Fmt=2&VInst=PROD&VType=PQD&RQT=3 09&VName=PQD&TS=1218224178&clientId=51540 8 PACHECO Milexi, SANHUEZA Eugenio, ROMERO Jhonny. Química atmosférica en la Gran Sabana II: Distribución de tamaño y composición de los aerosoles solubles en agua. Interciencia ISSN 0378-1844. 1997-2003. Disponible en internet: http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0378-8442005001000006&script=sci_arttext 9 CELIS José E., MORALES José R. Contaminación del Aire Atmosférico por Material Particulado en una Ciudad Intermedia: El Caso de Chillán (Chile). En: Información Tecnológica. Vol 18(3), 49-58 (2007). Disponible en internet: www.scielo.cl 30 cuales pueden proceder tanto de las emisiones de los motores de los vehículos como del desgaste de pavimento, neumáticos y frenos. El material particulado emitido por los motores es, principalmente, materia carbonosa de color negro (black-carbon). (Menéndez y Gil, 2003)10. Vale la pena mencionar que en la ciudad de Bogotá Behrentz (2006)11 asegura que el sistema de transporte público colectivo (TPC), conformado principalmente por buses y busetas que utilizan combustibles diesel, genera uno de los mayores aportes al inventario de emisiones de material particulado de la ciudad. Mientras esta categoría vehicular representa aproximadamente el 5% de la flota de la ciudad, su aporte al inventario total de emisiones de PM10 es superior al 50%. Continuando con la asociación a fuentes, Kim(1985)12 hace referencia que si bien el ambiente interior se ve influenciado por el ambiente exterior, pueden existir fuentes internas como tabaco y gas de calefacción que aportan a la generación de partículas. Smolík y Dohányosová (2007)13, para la ciudad de Praga (República Checa), determinaron que la quema de velas e incienso contribuyen principalmente a las partículas finas, cocinar y fumar a las partículas de todos los tamaños y el secador de spray y la presencia de personas a las partículas gruesas. El calcio según este estudio está relacionado a la abrasión de las paredes cuando hay presencia de personas en el interior de las instalaciones. Lee y Balasubramanian(2004)14, en la República de Singapur, revelan que la presencia de magnesio en el interior es influenciada por la penetración del aire exterior y sugieren que la limpieza también es una de las principales actividades que aporta a la generación de material particulado debido a la resuspensión de polvo, que según Koistinen(2000)15, es el mayor contribuyente al PM2.5 de los domicilios y lugares de trabajo, dicha investigación fue realizada en Helsinki (Polonia). Las concentraciones también varían debido a reacciones o transformaciones que sufren los contaminantes al pasar de un ambiente al otro. De acuerdo con Thatcher y Lunden 10 MENENDEZ Marina, GIL José. Análisis de contribución de fuentes en PM10 y PM2.5 en un área de fondo urbano con influencia de emisiones industriales (Abanto, Vizcaya). 2003. Disponible en internet: http://www.ingurumena.ejgv.euskadi.net 11 BEHRENTZ Eduardo. Concentraciones de Material Particulado Respirable Suspendido en el Aire en Inmediaciones de una Vía de Transporte Público Colectivo. Informe Final. 2006. Disponible en internet: http://www.acercar.org.co/transporte/docs/estudiomaterialparticulado.pdf 12 KIM, Yoon Shin. A Quantitative Investigation of Source and Elemental Composition of Indoor and Outdoor Fine Articulate Air Pollution in Houston (Texas). 1985, 225 páginas; AAT 8612152. Disponible en internnet: http://proquest.umi.com/pqdweb?index=16&did=753320701&SrchMode=1&sid=4&Fmt=2&VInst=PROD&VType=PQD&RQT=3 09&VName=PQD&TS=1218224178&clientId=51540 13 SMOLIK J, DOHANYOSOVA P. Characterization of Indoor and Outdoor Aerosols in a Suburban Area of Prague. Water Air Soil Pollut: Focus (2008) 8:35–47. 2007. Disponible en internet: http://www.springerlink.com/content/131497402th52332/fulltext.pdf. 14 BALASUBRAMANIAN Rajasekhar. LEE Sheng. Characteristics of Indoor Aerosols in Residential Homes in Urban Locations: A Case Study in Singapore. 2004. ISSN:1047-3289 J. Air & Waste Manage. Assoc.57:981–990. Disponible en internet: http://www.highbeam.com/doc/1G1-168103343.html 15 KOISTINEN KJ, et al. Sources of fine particulate matter in personal exposures and residential indoor, residential outdoor and workplace microenvironments in the Helsinki phase of the EXPOLIS study. PubMed. Disponible en internet: www.pubmed.gov 31 (2003)16, el nitrato de amonio en el ambiente interior puede disociarse en amoniaco y ácido nítrico, lo que explica las bajas concentraciones que encontraron de nitratos en interiores. Las concentraciones de nitrato en PM2.5 son bajas y estables. Sin embargo la disminución de las concentraciones de nitratos en el interior, según Hering y Lunden (2000)17, en su estudio para la ciudad de California (USA), la atribuyeron a la deposición de partículas y a las pérdidas debido a la penetración de ambientes exteriores a interiores, reduciendo así un 10% de concentración en el interior con respecto al exterior. En lo referente a la concentración del sulfato medido en el interior, éste disminuyó a la mitad cuando no había personas en el interior, comparadas con las mediciones realizadas en el ambiente exterior. Chow y Watson (2005)18, determinaron que el sulfato y el nitrato estuvieron presentes, como sulfato de amonio y nitrato de amonio y que las concentraciones de sulfato fueron dos veces más altas que las concentraciones de nitrato. El nitrato de amonio es el mayor componente de PM2,5 y PM10 y se encuentra en un intervalo de concentración de 060µg/m3 y constituye el 54% de masa de PM2,5, para la ciudad de California (USA). En el caso colombiano los principales estudios elaborados hasta el momento están dirigidos hacia la determinación de concentraciones de PM10 y PM2.5 de manera general, en ambientes exteriores especialmente, sin embargo, no se han realizado estudios específicos de caracterización química para PM2,5. Con relación a PM10 Pachón y Sarmiento (2005)19, emprendieron un proyecto en la ciudad de Bogotá con el objetivo de realizar la distribución de tamaño de partículas menores a 10 micrómetros (PM10) en condiciones “outdoor” e “indoor”. Los resultados muestran dos picos en la concentración de PM10, el primero de material fino cercano a los 0.4μm de diámetro y el segundo por material grueso superior a 2.5μm. Adicionalmente, se pudo constatar que entre un 40% a un 70% de las partículas encontradas al interior de los lugares de trabajo y de vivienda pueden ser atribuidas al ambiente exterior afectando seriamente las condiciones de salubridad de la población. Continuando con los estudios realizados en la Ciudad de Bogotá, García y Guevara (2007)20, para la localidad de Puente Aranda, realizaron una evaluación de la concentración de sulfatos, nitratos, fluoruros y amonio, contenidos en material particulado respirable (PM10), tanto en zonas expuestas como menos expuestas, en sus respectivos ambientes extra-murales e intra-murales. Se detectó la presencia de los iones sulfatos, nitratos, fluoruro y amonio en los jardines infantiles objeto de estudio, 16 THATCHER Tracy, LUNDE Kenneth. A Concentration Rebound Method for Measuring Particle Penetration and Deposition in the Indoor Environment Berkeley, California. En: Aerosol Science and Technology, 37:847–864, 2003. Disponible en internet: http://buildingairflow.lbl.gov/pubs/AST_rebound.pdf 17 HERING Susanne, LUNDEN Melissa. The Transformation of Outdoor Ammonium Nitrate Aerosols in the Indoor Environment. Atmospheric Environment. 2000. Disponible en internet: http://eetd.lbl.gov/env/mlf/pubs/Lunden-etal-2003-EST.pdf 18 CHOW Judith, WATSON John. Loss of PM2.5 Nitrate from Filter Samples in Central California. JOurnal of the Air & Waste Management Association. 2005. ProQuest Agriculture Journals. 19 PACHON J, SARMIENTO H., Análisis de dos campañas de monitoreo atmosférico "Outdoor" e "Indoor" usando un impactador compacto de cascada en la localidad de Puente Aranda de Bogotá. 48 Congreso de ACODAL. Saneamiento y Ambiente: Políticas, Educación, Tecnología y Negocios. 2006. 20 GARCIA F. GONZALEZ K. Evaluación de la Concentración de Iones Contenidos en Material Particulado Respirable y su Incidencia sobre Ambiente Intra-Extramurales en la Localidad de Puente Aranda (Bogotá). 2008. T41.08 G165e. Tesis Universidad de la Salle Bogotá. 32 donde las concentraciones para el ambiente interior en los dos criterios, son mayores que para el exterior. Las concentraciones de los analitos evaluados en el criterio expuesto son mayores que el no expuesto y el ión más abundante fue sulfato, posiblemente por las fuentes fijas y móviles características de la localidad. Por otra parte, las correlaciones de Pearson calculadas para los iones evaluados, muestran una relación directa entre sulfato y amonio, siendo ésta la más alta. Las concentraciones de los iones obtenidas en dicho estudio permiten establecer que el sector está altamente afectado por emisiones de fuentes móviles y fijas que emplean tanto diesel como ACPM en sus procesos. La relación tan estrecha que existe entre los componentes de material particulado en ambientes exteriores e interiores han generado preocupación en las entidades mundiales, según La Guía para la calidad del aire de la OMS21, que evalúa el aumento de mortalidad diaria, indican que en una escala mundial, la causa de 4 a 8% de las muertes prematuras se debe a la exposición a partículas en ambientes exteriores e interiores. Es más, alrededor del 20 al 30% de todas las enfermedades respiratorias se manifiestan por la contaminación del aire en exteriores e interiores, especialmente en los últimos, ya que las personas pasan normalmente alrededor del 90% de su tiempo en ambientes interiores (Jenkins et al., 1992; Robinson y Nelson, 1995)22 y debido a las preferencias de los iones contaminantes hacia las partículas de menor tamaño, existe un mayor potencial de peligro para la salud por inhalación, afirmado así por Ahmed(2003)23, en la ciudad del Cairo (Egipto), la caracterización química demostró la preferencia del sulfato, nitrato y amonio por las partículas cercanas a 0,65 μm. Éste tamaño de partícula se encuentra dentro del intervalo establecido por Thatcher y Lunden(2003)24, para la ciudad de Berkley (California), donde las concentraciones altas están asociadas a partículas de 0,3 a 1 µm, lo cual evidencia la tendencia de los iones hacia PM2.5, en diferentes ciudades. 21 Guía de la Calidad del Aire de la OMS Relativas al Material Partículado, el Ozono, el Dióxido de Nitrógeno y Dióxido de Azufre. Actualización Mundial 2005. Resumen de la Evaluación de los Riesgos. Ginebra (Suiza). Disponible en internet:http:/www.who.int/phe/healht_topics/outdoorair_aqg/en/. 22 JENKINS P. L. ; PHILLIPS T. J.,Activity Patterns of Californians : Use of and Proximity to Indoor Pollutant Sources. Atmospheric environment. Part A, General topics ISSN 0960-1686. Disponible en internet: http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=5498023 23 AHMED A. El-Abssawy. Indoor-outdoor relationship of suspended particulate matter and its chemical composition at different sizes. Air Pollution Research Department, National Research Center, Cairo, Egypt. En: International Journal of Environment and Pollution 2003 - Vol. 19, No.6 pp. 615 - 634. Disponible en internet: www.inderscience.com 24 THATCHER Tracy, LUNDE Kenneth. A Concentration Rebound Method for Measuring Particle Penetration and Deposition in the Indoor Environment Berkeley, California. En: Aerosol Science and Technology, 37:847–864, 2003. Disponible en internet: http://buildingairflow.lbl.gov/pubs/AST_rebound.pdf 33 3. MARCO TEÓRICO 3.1 CONTAMINACIÓN La contaminación según Beltrami (2001)25, es uno de los problemas ambientales más graves que afecta a nuestro planeta, y se produce cuando la presencia cuantitativa o cualitativa de materia o energía genera un desequilibrio ambiental. Para ser más claros la contaminación puede definirse como la adición de cualquier sustancia al medio ambiente, en cantidades tales que cause efectos adversos en los seres humanos, animales, vegetales, materiales o en el funcionamiento natural del ecosistema. A partir de la revolución industrial, el hombre fue liberando al ambiente una gran cantidad de productos químicos y agentes físicos, como resultados de su acción sobre los recursos naturales. Existe una relación muy importante entre el uso de los recursos, la población y los problemas de contaminación. Cuanto mayor es el índice de población en un área geográfica y más alta es la utilización de los recursos naturales, más importantes son los problemas ambientales, en especial los referidos a la contaminación. Los contaminantes pueden viajar grandes distancias afectando no solo los lugares en donde estos son generados si no también lugares que pueden llegar a ser considerados libres de contaminantes, esto puede llevarse a cabo por los siguientes fenómenos que se encuentran definidos en el Anexo 1: 3.2 Incorporación de los contaminantes en la atmósfera Turbulencia atmosférica Difusión de contaminantes en zonas industriales y urbanas Transporte y dispersión de contaminantes CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN AMBIENTES EXTERIORES La contaminación del aire proviene de la mezcla de fuentes de emisión que van desde chimeneas industriales y vehículos automotores, hasta el uso de productos de limpieza y pinturas domésticos. Una fuente de emisión26 es toda actividad, proceso u operación, realizada por los seres humanos, o con su intervención, susceptible de emitir contaminantes en el aire. 25 BELTRAMI, Carolina R. La contaminación: el equilibrio en peligro. Longseller, 2001. 112 p. COLOMBIA. MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Decreto 948 de 1995 (Junio 5 de 1995). Por el cual se reglamentan, parcialmente, la Ley 23 de 1973, los artículos 33, 73, 74, 75 y 76 del Decreto - Ley 2811 de 1974; los artículos 41, 42, 43, 44, 45, 48 y 49 de la Ley 9 de 1979; y la Ley 99 de 1993, en relación con la prevención y control de la contaminación atmosférica y la protección de la calidad del aire. Disponible en Internet: http://www.presidencia.gov.co/prensa_new/decretoslinea/1995/junio/05/dec0948051995.pdf 26 34 3.2.1 Fuentes fijas Las fuentes fijas27 son todas aquellas fuentes de emisión situadas en un lugar determinado e inamovible, aún cuando la descarga de contaminantes se produzca en forma dispersa. Las fuentes fijas pueden ser puntuales o dispersas. Puntuales: Aquellas que emite contaminantes al aire por ductos o chimeneas. Dispersas: Cuando los focos de emisión de una fuente fija se dispersan en un área, por razón del desplazamiento de la acción causante de la emisión, como en el caso de las quemas abiertas controladas en zonas rurales o las emisiones fugitivas o dispersas de contaminantes por actividades de explotación minera a cielo abierto. 3.2.2 Fuentes Móviles Se consideran fuentes móviles28, aquellas que por razón de su uso o propósito es susceptible de desplazarse, como los automotores o vehículos de transporte a motor de cualquier naturaleza. 3.3 CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN AMBIENTES INTERIORES Seoánez (2002)29 afirma, que en los países y en las ciudades existen normas, reglamentaciones y ordenanzas que restringen cada vez más las emisiones de las fuentes fijas o móviles, por lo que en lo que se refiere a algunos contaminantes atmosféricos se han conseguido una reducción apreciable. Pero, ¿qué ocurren en nuestras viviendas? Puesto que no existe ninguna reglamentación que controle la calidad del aire interior. Esto tiene como consecuencia nuestra permanencia durante muchas horas en un ambiente con mucho CO2, con poco oxígeno y con contaminantes propios (emisiones de las personas y de los materiales internos) y ajenos (contaminación atmosférica de la ciudad). Se debe tener en cuenta que pasamos una media de 20-22 horas al día en lugares cerrados (el 90% de nuestro tiempo), sea en nuestro domicilio, sea dentro de vehículos, sea en el trabajo, siendo las personas de riesgo (niños y ancianos) quienes más tiempo pasan en esos lugares. Evidentemente, en vacaciones y los fines de semana la situación es diferente, pero aún así, se pasa un mínimo de 14 a 16 horas en lugares cerrados en esas fechas. Por otra parte se realiza una media de 20.000 inspiraciones y espiraciones al día, por lo que la exposición es enorme, y la relación salud-calidad del aire es intima en lo que se refiere a determinadas afecciones. 27 Decreto 948 de 1995. Op Cit. Ibíd. 29 SEOÁNEZ, Mariano y otros. Tratado de la contaminación atmosférica: Problemas, tratamiento y gestión. Mundi- Prensa Libros, 2002. 1111p. 28 35 Los avances de la civilización también han alcanzado a la tecnología y a los materiales de construcción, consiguiéndose mejor aislamiento térmico y de ventilación a costa de la calidad del aire interior, pues además se utilizan productos nuevos y se concentran las emisiones del humo del tabaco, de los disolvente y de toda una serie de emisiones inertes o vivas, orgánicas o inorgánicas, que en su mayoría son filtradas por nuestro sistema respiratorio. 3.3.1 Fuentes de Contaminación en Ambientes Interiores La mayor parte de los contaminantes encontrados en el interior provienen del exterior, si bien algunas medidas indican que ciertos productos pueden formarse dentro de ellos, como los generados por el uso de agentes blanqueadores y la desinfección utilizando Hipoclorito de Sodio y Peróxido de Hidrógeno; Así cómo, una calefacción de combustión defectuosa es capaz de introducir en el aire de un edificio sustancias tales como CO, SO2 y partículas sólidas, según el tipo de combustible utilizado. En este caso es posible que exista un gradiente de concentración de los gases CO y SO2 desde el edificio hacia el exterior. Según Spedding (1981)30, existen otras fuentes interiores de contaminación son las estufas y los calentadores de gas, que pueden tener escapes (incluido el CO si es gas de hulla) así como producir determinadas concentraciones de SO2 por combustión de los aditivos aromatizantes que contienen azufre. De las cocinas también se liberan productos, en especial gotitas de niebla de grasas y aceites, de radio generalmente pequeño y que permanecen durante algún tiempo en el aire antes de sedimentarse. De sobra es conocido su desagradable efecto en las superficies limpias próximas a la cocina. El humo de los cigarrillos constituye una fuente de contaminación de interiores productora de CO y de partículas sólidas orgánicas. Este medio produce concentraciones de contaminantes superiores a las del exterior, debido al limitado volumen de aire al que se expelen. Mucha gente pasa la mayor parte del día en el interior de los edificios, por lo que en los estudios sobre el efecto de los contaminantes del aire sobre la salud del hombre se han de tener en cuenta las diferentes concentraciones de sustancias de este tipo a las que se exponen las personas durante el día. 3.4 OXIDOS DE NITRÓGENO (NOX) Los óxidos de nitrógeno (NOx)31, incluyen al monóxido de nitrógeno (NO), al bióxido de nitrógeno (NO2) y a otros óxidos de nitrógeno menos comunes. En general estos compuestos se forman durante los procesos de combustión, son precursores del ozono, y normalmente son eliminados de la atmósfera por proceso de depositación seca y húmeda. No se considera que el NO cause efectos adversos sobre la salud en concentraciones ambientales; sin embargo, la exposición al NO2 puede ocasionar 30 SPEDDING, D.J. Atmospheric Pollution. Publicado por Reverté. 1981. 104 Páginas INSTITUTO NACIONAL DE ECOLOGÍA . Guía de elaboración y usos de inventarios de emisiones. México: Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales, 2005. 31 36 irritación del tracto respiratorio y, si la exposición se prolonga, puede provocar disminución en la función pulmonar. En general, estos compuestos se encuentran en un estado de cambio rápido, donde el NO2 es el último producto de la oxidación formado directamente o en la corriente de emisión de los productos de la combustión. La convención es reportar las distinciones de contaminantes cuando sea posible, pero siempre reportar los NOx totales sobre la base molecular del NO2. El NO se genera en la combustión en cámara abierta a través de dos formas principales: NO térmico y NO de combustible. El NO térmico se produce cuando el nitrógeno y el oxígeno presentes en el aire de la combustión reaccionan a altas temperaturas en la llama. El NO de combustible se forma por la reacción entre nitrógeno contenido en el combustible y el aire de la combustión. El NO térmico es la fuente primaria de NO2 en la combustión de gas natural y de combustibles líquidos ligeros; y el factor más significativo en su formación es la temperatura de la llama. El exceso de aire y la temperatura de combustión también son factores que influyen en la formación del NO térmico. La formación del NO de combustible depende del contenido de nitrógeno en el combustible, y puede constituir hasta el 50% de las emisiones de NO en combustibles con alto contenido de nitrógeno, principalmente el carbón y los combustibles pesados. 3.5 OXIDOS DE AZUFRE (SOX) Los óxidos de azufre (SOx)32, incluyen al bióxido de azufre (SO2) y a otros óxidos de este elemento cómo el trióxido de azufre (SO3). Algunas veces, el SO2 emitido se oxida por reacción fotoquímica para formar trióxido de azufre (SO3), y posteriormente ácido sulfúrico (H2SO4) por hidratación o aerosoles sulfatados (SO4-2). La convención general es reportar los distintos contaminantes cuando sea posible, pero siempre reportar los SOx totales sobre la base del peso molecular del SO2. La magnitud de las emisiones de SOx de las fuentes de combustión depende del contenido de azufre en el combustible utilizado. Los óxidos de azufre intensifican el problema de la depositación ácida. Este es un término extenso utilizado para denominar las diferentes formas en las que los compuestos ácidos se depositan en la superficie de la tierra. Esto puede incluir la depositación húmeda a través de la lluvia, niebla y nieves ácidas; y la depositación seca de partículas ácidas (aerosoles). La lluvia ácida se refiere a la precipitación pluvial con un pH menor que 5.6. La precipitación neutral debería tener un pH de 7, sin embargo, se ha estimado que el agua lluvia tiene un pH neutral de 5.6 cuando está en equilibro con la concentración atmosférica promedio de CO2 (330ppm) (Seinfield, 1986). Los principales componentes de la lluvia ácida típicamente incluyen los ácidos nítrico y sulfúrico, que pueden formarse por la combinación de óxidos de nitrógeno y de azufre con el vapor de agua de la atmósfera. Adicionalmente, el tamaño para partículas de sulfato también tiende a ser pequeño (diámetros de 0.2 – 0.9 µm); en consecuencia, puede ser un componente significativo de las partículas finas y afectar adversamente la visibilidad. 32 Guía de elaboración y usos de inventarios de emisiones. Op Cit. 37 3.6 MATERIAL PARTICULADO (PM) El aerosol atmosférico (del griego sol: suelo y aero: aire), referido a partículas sólidas y/o líquidas suspendidas en el aire, define uno de los componentes principales de la atmósfera troposférica. Siendo las partículas sólidas denominadas genéricamente como material particulado (PM) o material sólido en suspensión. Morales (2006)33 afirma, que el material particulado se incorpora a la atmósfera mediante procesos naturales de tipo físico, químico o biológico, o mediante el resultado de emisiones provenientes de la actividad antropogénica, ya sea que provenga de fuentes fijas, móviles o difusas. Sin duda que su origen y posterior evolución en la atmósfera va determinando en este PM sus características físicas y morfológicas como forma, tamaño, superficie y densidad, además de su composición química o biológica. Este PM se clasifica en primario y secundario de acuerdo con su mecanismo de incorporación a la atmósfera. De este modo, el PM primario resultan ser aquellos que se emiten directamente a la atmósfera, mientras que el PM secundario se forman en el aire mediante la transformación química de precursores gaseosos o en solución acuosa. Los componentes de un PM típico continental adaptado por J. Tellus34 son nitrato, sulfato, carbono elemental, carbono orgánico, amonio y otros, estos componentes se encuentran distribuidos porcentualmente como lo indica la Figura 2 El PM puede variar enormemente en su tamaño, composición química y distribución espaciotemporal, presentando un impacto negativo significativo en la salud de las personas o en la provocación de daños a la fauna y flora, particularmente cuando este es menor a 10µm (PM10) de diámetro. De ahí que el PM es objeto de interés, debido a su alta complejidad como componente ambiental de la atmósfera, y por tanto, su estudio constituye en un formidable desafío científico experimental y teórico. Figura 2 Componentes de un aerosol típico continental Fuente: Introduction to Atmospheric Chemistry. 33 MORALES, Raúl G E. Contaminación atmosférica urbana: Episodios críticos de contaminación ambiental en la ciudad de Santiago. Editorial Universitaria, 2006 34 JACOB, Daniel. Introduction to Atmospheric Chemistry. Princeton University. 38 3.6.1 Origen y formación del material particulado El PM atmosférico es una mezcla compleja de materiales inorgánicos y orgánicos que van evolucionando en la atmosfera en función del tiempo, cambiando su tamaño, forma, distribución y composición química. Es por ello que pueden ver afectadas las propiedades de solubilidad e hidrofobicidad, dependiendo de la naturaleza de los compuestos químicos que los contengan. En cuanto al tamaño del PM éste puede ser representado mediante su diámetro aerodinámico, el que hace corresponder, por simplicidad, al diámetro de una partícula esférica de densidad equivalente y que presenta la misma velocidad de deposición. El PM presenta una distribución de tamaños que van desde 0,005µm a 100 µm. Por su tamaño se pueden distinguir tres modos de distribución atendiendo a la densidad de partículas, o sea. Al número de ellas en un volumen determinado: Intervalo de nucleación o condensación, también conocidos como núcleos de Aitken, cuyas dimensiones oscilan entre 1nm (o sea 0,001 µm) y 0,1 µm de diámetro aerodinámico. Estas partículas, por lo general, se pueden formar a partir de metales pesados emitidos directamente a la atmósfera por actividades industriales de fundición. Otras pocas, son emitidas como partículas de carbono elemental (hollín o carbón negro), las que se forman durante los procesos de combustión incompleta (pirolisis). A su vez, otro proceso importante de formación de partículas en este intervalo de tamaños resulta ser la conversión de gases en partículas, tras ser emitidos directamente a la atmósfera o formados por ella. Estás partículas se producen a partir de la formación de conglomerados moleculares que posteriormente se condensan para formar cadenas de agregados, mediante procesos de coagulación, producto de colisiones entre partículas promovidas por agitación térmica, lo que induce a la formación de aglomerados que dan lugar a las partículas más gruesas. Estas partículas atmosféricas permanecen suspendidas en el rango de 1 a 10 días, en similar tiempo de residencia al agua en la atmósfera, debido a que funcionan como núcleos de condensación, constituyendo un mecanismo importante en la formación de nubes. Muchas de estas partículas resultan ser hidrofóbicas, por lo que su tiempo de residencia es mayor, de hasta 46 días, debido a que se requiere que se tornen hidrofílicas mediante reacciones de oxidación en la superficie. Intervalo de acumulación, este siguiente intervalo de tamaño corresponde a las partículas que presentan diámetros aerodinámicos que varían entren 0,1 y 2 µm. Estas partículas se generan a partir de dos procesos principales: 1. Por procesos de coagulación desde el intervalo de nucleación y 2. Por la condensación de gases de baja presión de vapor en la superficie de partículas preexistentes. Estos gases se pueden emitir directamente a la atmósfera o pueden ser el resultado de reacciones químicas atmosféricas. Estas partículas son removidas de la atmósfera mediante procesos de deposición seca y húmeda. La deposición seca o sedimentación, tiene lugar como resultado de impactación 39 o difusión. La impactación se produce cuando las partículas transportadas por el viento inciden sobre un obstáculo, depositándose en él. En tanto que en la difusión, las partículas migran hacia una superficie y chocan con ella permaneciendo allí. Sin embargo, este proceso es menos eficiente que el correspondiente a la deposición húmeda, que a su vez se subdivide en dos categorías, según sea su agente dinámico: nubes o lluvia. En el primer caso de salida, las partículas sirven como núcleos de condensación de nubes sobre las que se acumula agua o hielo, en tanto que en el segundo caso, la lluvia o la nieve que caen recogen partículas de la atmósfera y las transportan hasta la superficie terrestre. Intervalo gruesas, finalmente, estas partículas con radios aerodinámicos mayores a 2 µm son las que más contribuyen a la masa total de PM. La mayoría de estas partículas, principalmente las mayores a 2,5 µm, son formadas por procesos mecánicos, con origen tanto biogénico (polvo arrastrado por el viento, emisiones volcánicas, etc) como antropogénico (construcciones, extracciones mineras, etc). Aunque las partículas primarias predominan en el modo grueso, también pueden hallarse constituidas por partículas secundarias, formadas principalmente por la interacción química de gases con las partículas primarias de origen cortical o marino. Las partículas gruesas se eliminan por gravedad, debido a su mayor masa, sedimentándose con tiempos de residencia de una hora para partículas > 20 µm y, también, por deposición húmeda. Estos tres intervalos de tamaño de partículas son generalmente reducidos a dos, bajo la denominación de partículas finas y gruesas, atendiendo a su clasificación por masa. También suele aplicarse un criterio basado en el impacto que éstas ocasionan a la salud de las personas, en función de su incorporación al organismo, mediante su adsorción por el aparato respiratorio, en donde las partículas de diámetro aerodinámico menores a 10 µm (PM10) configuran fracciones porcentuales de ser partículas respirables, siendo las menores a 2,5 µm (PM2,5) clasificadas como 100% respirables. 3.6.2 Fuentes de emisión de material particulado Las principales fuentes de emisión de material particulado corresponden al producto de fenómenos naturales conocidos como fuentes biogénicas y a las que se originan por el desarrollo de la actividad humana, denominadas fuentes antropogénicas. 3.6.2.1 Partículas naturales o biogénicas Una fuente de aporte significativo al PM natural resulta ser el suelo. La composición química de estas partículas pueden experimentar variaciones en función de la geología de la zona. En general se componen de silicatos (cuarzo, SiO2), kaolitas (Al2Si2O5(OH)4), halitas (K(Al,Mg)3SiAl10(OH)), feldespatos (KAlSi3O8), (Na,Ca)(AlSi)4O8, carbonatos (calcita, CaCO3), dolomitas (CaMg(CO3)2) y cantidades menores de sulfato de calcio o yeso (CaSO4(2H2O)) y óxidos de hierro (Fe2O3). Estas partículas se incorporan a la atmósfera como resultado de la acción del viento. 40 Otras emisiones provienen de fenómenos volcánicos de mineral primario. Sin embargo, su contribución a los niveles PM se limita en tiempo y espacio debido a que estas partículas presentan radios aerodinámicos considerables. Los gases emitidos por erupciones volcánicas están constituidos principalmente por vapor de agua, dióxido de carbono, nitrógeno, dióxido de azufre, cloro, hidrógeno y argón. Los componentes principales del PM secundario que se constituye en la atmósfera son sulfato, nitrato, amonio y compuestos orgánicos. El sulfato se forma a partir de la oxidación de gases azufrados como el dióxido de azufre, proveniente de erupciones volcánicas, incendios de biomasa, quema de combustibles fósiles y, en el caso de emisiones marinas, a partir de la oxidación de dimetilsulfuro. El nitrato es el producto final de la oxidación de los óxidos de nitrógeno (NOX = NO + NO2), siendo sus principales fuentes naturales la transpiración del suelo, los relámpagos e incendios forestales, en tanto que el amonio proviene de las emisiones de amoníaco del suelo, humedales, aguas estancadas y deposiciones animales. En cuanto a los precursores orgánicos, estos provienen principalmente de la vegetación, en donde cantidades importantes de vapores orgánicos como isopreno se emite durante la transpiración de la planta. De este modo, la oxidación de compuestos orgánicos volátiles da lugar a gases de baja presión de vapor, los que a su vez forman nuevas partículas por procesos de nucleación. 3.6.2.2 Partículas Antropogénicas Las partículas antropogénicas, por lo general, se encuentran asociadas a las zonas urbanas e industriales. El PM primario proviene principalmente de la erosión y abrasión del transporte vehicular, como así mismo de las actividades domésticas, de servicios, agrícolas e industriales, construcción, minería, manufactura de cerámicas, ladrillos y fundiciones, por mencionar algunas. Por otra parte, constituyen también otros procesos que se involucran la combustión de materiales y combustibles, los que emiten a la atmósfera vapores calientes que luego pueden condensarse produciendo material particulado fino. Estas emisiones pueden, sin embargo, reducirse significativamente mediante el uso de tecnologías limpias, que disminuyen y controlan las emisiones de partículas. El PM secundario de origen antropogénico está constituido principalmente por sulfato, nitrato, y compuestos orgánicos, provenientes de las reacciones químicas promovidas en la atmósfera oxidante de los gases precursores de estas especies, como son el dióxido de azufre, los óxidos de nitrógeno y los compuestos orgánicos volátiles, gases provenientes de procesos de combustión. 3.6.2.3 Combustibles La formación milenaria de fuentes combustibles naturales ha permitido al hombre aprovechar tales recursos para generar energía, principalmente a partir del petróleo y el carbón. La utilización de combustibles fósiles ha favorecido el desarrollo de las fuerzas productivas pero también ha ocasionado grandes dificultades ambientales. 41 Uno de los problemas ambientales a los cuales se encuentra involucrada la población, se debe al escaso control de los procesos de combustión. Las emisiones producidas por fuentes móviles y la generación de energía para abastecer el consumo tanto industrial como residencial, ocasionan serios problemas al entorno, debido en parte a los procesos de combustión incompleta de los combustibles fósiles derivados del petróleo y del carbón, ya sea a partir de fuentes fijas como de fuentes móviles.35 Entre los contaminantes generados por los combustibles se puede relacionar los siguientes36: CO2: Emitido durante la combustión. CO: Resultante de la combustión incompleta CH o VOC: Resultantes de la combustión incompleta o de evaporación. Dentro de este grupo están incluidos los ligeros, los aromáticos como el benceno y los poliaromáticos como el benzopireno. NOx: Resultantes de la combustión a altas temperaturas. El dibromoetileno y el dicloroetileno; añadidos a la gasolina junto al plomo. Las partículas; consistentes en compuestos de carbono sólidos, Hidrocarburos no quemados, oxigenados o polinuclerizados; SO2 y NO2. O3, peróxido de nitrógeno, peroaxiacetil nitrato, perioxibenzoil nitrato, procedentes de los VOC, en presencia de NOx y de luz. Metales pesados; las fuentes móviles son un importante emisor de metales entre los que se puede citar: berilio, níquel, arsénico, manganeso y cadmio. Los principales contaminantes generados por los combustibles y que son precursores de los iones objeto de esta investigación son los óxidos de nitrógeno y los óxidos de azufre. 3.6.3 Composición química del Material Particulado Existe una serie de reacciones químicas que dan lugar a la formación de los compuestos presentes en el material particulado. En el Anexo 2 se detallan las principales reacciones que describen la formación de sulfatos, nitratos y demás compuestos presentes en el PM. A continuación se hará una breve descripción de los contaminantes presentes en material particulado. 3.6.3.1 Sulfatos La mayoría de los sulfatos37 son encontrados como una combinación de acido sulfúrico (H2SO4), bisulfato de amonio ((NH4)2SO4), y sulfato de amonio ((NH4)SO4). El dióxido de azufre se convierte en una partícula de sulfato a través de la transformación gas – fase 35 ACERCAR. Combustión, planes de acción para el mejoramiento ambiental. 1999 ARANGÚENA PERNAS, Aurelio y RODRÍGUEZ RUÍZ, Julián. Auditoría medioambiental en la empresa. Madrid: Centro de Estudios Ramón Areces, 1994. 504p. 37 GARCÍA GARCÍA, Flor Angelly y GONZÁLEZ GUEVARA, Kimberlyn. Evaluación de la concentración de iones contenidos en material particulado respirable y su incidencia sobre ambientes intra-extramurales en la localidad de Puente Aranda. Trabajo de grado Ingeniera Ambiental y Sanitaria. Bogotá: Universidad de la Salle, 2008. 214p. 36 42 acuosa. En la fase gaseosa, el SO2 se oxida a SO3. Esta reacción puede darse por medio catalítico o fotoquímico. El proceso catalítico prevalece en condiciones húmedas cuando las gotas de agua absorben el SO2. La presencia de ciertas sustancias químicas en las gotas de agua, como sales metálicas o Amoniaco (NH3) hacen que el SO2 y el oxígeno disuelto en la gota reaccionen rápidamente con la formación de sulfatos. Pero la presencia de NH3 no solo forma, (NH4)2SO4, sino también puede aumentar la solubilidad del SO2 en la gota. El proceso fotoquímico predomina en condiciones diurnas de baja humedad; inicia con la absorción de luz por parte de una molécula de SO2, dando lugar a una con mayor energía, la cual activada puede reaccionar con O2 a un ritmo mayor que las moléculas no activadas para producir SO3. Esta especie reacciona rápidamente con oxígeno y pequeñas cantidades de vapor para convertirse en acido sulfúrico gaseoso (H2SO4). Este gas tiene una presión de vapor baja y se condensa en las partículas existentes en la atmósfera, las finas por la alta humedad relativa forman gotas de acido sulfúrico o si el NH3 está presente, formara (NH4)2SO4. En la Figura 3 se muestra el proceso general de formación de Sulfatos. Figura 3 Formación generalizada de Sulfatos OHSO2 Ión hidroxilo H2SO4 NH3 Amoníaco (NH4 )2SO4 o aerosol sulfatado Emisiones Fuente: Introducción a la evaluación de los impactos de las termoeléctricas de México 3.6.3.2 Nitratos La mayoría de los nitratos38 se encuentran como nitrato de amonio, aunque también una porción se presenta en las partículas gruesas, usualmente en relación con el sodio, por tanto se cree que el nitrato de sodio es derivado de la reacción de acido nítrico con el cloruro de sodio presente en la sal marina. El óxido nítrico directamente emitido se convierte en dióxido de nitrógeno al reaccionar con el ozono. Las vías de formación del dióxido de nitrógeno en fase gaseosa son: 1) transformarse en óxido nítrico en la presencia de radiación ultravioleta; 2) cambiar los radicales de breve duración los cuales toman lugar en otras reacciones; 3) formar nitratos orgánicos como nitrato de peroxiacilo (PAN); o 4) se puede oxidar para formar acido nítrico. Para este último se da la reacción con los mismos radicales hidroxilos que transforman el dióxido de azufre a acido sulfúrico. El ácido nítrico se deposita de la atmósfera medianamente rápido pero, en la presencia de amonio este es neutralizado a una partícula de nitrato de amonio. El nitrato también se forma en reacciones de fase acuosa en nieblas y nubes de una manera análoga a la formación de sulfato en fase acuosa. El Dióxido de nitrógeno se disuelve en una gota, 38 Ibid. 43 donde, en la presencia de oxidantes, se convierte en acido nítrico y, en la presencia de amonio disuelto, a nitrato de amonio. De acuerdo a lo anterior, el ácido nítrico gaseoso puede también reaccionar con otros compuestos como cloruro de sodio (de la sal del mar) y posiblemente partículas de polvo alcalinas. Los productos de estas reacciones son generalmente estables y se observan a menudo como partículas gruesas. En la Figura 4 se muestra el proceso general de formación de nitratos. Figura 4 Formación generalizada de Nitratos O3 Ozono NO OH- NO2 hv luz Aerosol Ión hidroxilo HNO3 O3 NH3 Ozono Amoníaco NH4NO3 o aerosol nitrado Emisiones Fuente: Introducción a la evaluación de los impactos de las termoeléctricas de México. 3.6.3.3 Amonio El sulfato de amonio, bisulfato de amonio y nitrato de amonio son los compuestos más comunes de reacciones reversibles entre gases de acido sulfúrico y amoniaco; Sin embargo, en el ciclo del nitrógeno, el amonio también puede ser resultado de la absorción del amoniaco en superficies húmedas o por la reacción de este último con ácidos. 39 3.6.3.4 Metales Según Morales (2006)40, Podemos encontrar a los metales en forma elemental, como iones disueltos en agua, vapores, sales o como minerales en rocas, arena y polvo, y formando parte de una gran variedad de compuestos inorgánicos u orgánicos. Las fuentes de emisión de los metales encontrados en material particulado son tanto antropogénicas como biogénicas. Podemos mencionar como fuentes antropogénicas a: fundiciones, refinerías, actividades que emplean combustión de combustibles fósiles y biomasa, empleo de maquinaria a través de su desgaste, actividad minera y fábrica de ladrillos, por mencionar algunas. De origen biogénicos, los metales provienen de los minerales que se encuentran en el suelo, tales como los silicatos (cuarzo (SiO2), kaolitas (Al2Si2O5(OH)4), halita (K(Al,Mg)3SiAl10(OH)), feldespatos (KAlSi3O8), (Na,Ca)(AlSi)4O8), carbonatos (calcita (CaCO3)), dolomita (CaMg(CO3)2), sulfato de calcio o yeso (CaSO4.2H2O) y óxidos de hierro (Fe2O3), los cuales se incorporan a la atmósfera producto de la erosión. En general, como constituyente del material particulado, tanto fino como grueso, es posible encontrar los siguientes metales: hierro (Fe), vanadio (V), cromo (Cr), Cobalto (Co), níquel (Ni), manganeso (Mn), Cobre (Cu), selenio (Se), bario (Ba), galio (Ga), cesio (Cs), europio (Eu), tungsteno (W) y oro (Au). Principalmente en la fracción gruesa se 39 40 Ibid. Morales, Raúl G E. Op Cit. 44 puede encontrar: Calcio (Ca), aluminio (Al), titanio (Ti), magnesio (Mg), escandio (Sc), lantano (La), hafnio (Hf) y torio (Th) (Klee, 1984). Mientras que en la fracción fina: Arsénico (As), cadmio (Cd), galio (Ga), molibdeno (Mo), plomo (Pb), antimonio (Sb), selenio (Se), tungsteno (W) y zinc (Zn). 3.6.3.5 Fluoruro El flúor es un elemento abundante en la naturaleza: ocupa el puesto 17 en orden de abundancia en la corteza terrestre (0.06-0.09%). Sin embargo, como es uno de los elementos más reactivos, no se le encuentra en forma libre en la naturaleza sino combinado en forma de fluoruros. Los más comunes son el fluoruro cálcico (F2Ca), el fluoruro sódico (NaF), el Fluoruro de Hidrógeno ó Ácido Fluorhídrico (HF) y el ácido hidrofluorosilícico. Pueden ser emitidos a la atmósfera en forma gaseosa y como partículas. Debido al extenso uso industrial, el acido fluorhídrico es probablemente el principal contaminante por flúor en la atmósfera. Sin embargo, la contribución al contenido de flúor en la tierra por parte de los volcanes es significativa; aproximadamente 1- 7 x 106 toneladas por año han sido emitidas a la atmósfera. En áreas urbanas, la mayoría de las partículas de fluoruro provienen de fuentes industriales. En industrias como la producción de acero, plantas de superfosfato, plantas de combustión de carbón, vidrierías, refinerías de aceites, tiene exposiciones a niveles de flúor de cerca de 1 mg/m3- muchos tipos de carbón contienen niveles de fluoruro en el rango de 4-30g/Kg. 41 3.7 CROMATOGRAFÍA La cromatografía se define según Sogorb (2004)42, como el conjunto de técnicas para la separación de los componentes de una mezcla sobre la base de su diferente movilidad en un medio poroso (fase estacionaria) cuando son arrastrados por un fluido (fase móvil o eluente). Las separaciones se consiguen a través de una gran variedad de técnicas con bases moleculares y claramente diferenciadas: por ejemplo, se puede conseguir la separación de los elementos de una muestra sobre la base de sus cargas eléctricas (cromatografía iónica), de su polaridad (cromatografía de adsorción), de su tamaño (cromatografía de exclusión molecular), de su afinidad por otras moléculas (cromatografía de afinidad), de su solubilidad en diferentes disolventes (cromatografía de reparto) e, incluso, de la disposición espacial de los enlaces (cromatografía quiral). 3.7.1 Principio de funcionamiento El sistema consta de un soporte tubular (columna) de diámetro determinado y de una longitud determinada. El cilindro sirve de soporte aun material denominado fase estacionaría que llena todo su interior y con el cual van a interaccionar los diferentes componentes de la muestras. 41 GARCÍA GARCÍA. Op Cit. 42 SOGORB, Miguel Angel. Técnicas analíticas de contaminantes químicos. Ediciones Diaz de Santos S.A, 2004. 305 p. 45 Cerca del extremo por donde se introduce la muestra también se introduce un fluido que arrastra los diversos componentes de la muestra por el interior de la columna. Este fluido puede ser un líquido, un gas o un fluido supercrítico y se denomina fase móvil o eluente. Al final de la columna normalmente se acopla un detector capaz de medir una propiedad fisicoquímica de los componentes de la muestra que se desean separar. En un proceso cromatográfico, tomando como ejemplo una muestra que contiene 1, 2 y 3 analitos que se desean separar. El analito 1 es el que interacciona más fuertemente con la fase estacionaria y el 3 el que interacciona más débilmente. El analito 2 lo hace con una fuerza intermedia entre los dos. En primer lugar, la mezcla se introduce en la columna. Al entrar en la columna la muestra es arrastrada por la fase móvil a través de la fase estacionaria. El proceso continúa y como 1 interacciona muy fuertemente con la fase estacionaria avanza muy lentamente, al contrario que el analito 3, que siempre encabeza el frente de las columnas de muestra ya que apenas interacciona con la fase estacionaria. Al final del proceso los 3 analitos llegan separados al detector (que está registrando continuamente la propiedad fisicoquímica característica de los analitos). Esta diferente movilidad ha sido la base de la separación cromatográfica de los 3 componentes de la muestra. 3.7.2 Cromatografía Líquida Como su nombre indica la cromatografía de líquidos (LC), la fase móvil es un medio líquido. El gran poder de la LC reside en parte en que es posible utilizar una gran variedad de fases móviles de muy diferentes propiedades fisicoquímicas y que, por lo tanto, se va a tener un gran poder de regulación de la afinidad de los analitos por la fase móvil. Las técnicas de LC se pueden clasificar atendiendo al tipo de interacciones que se dan entre el analito y la fase estacionaria. Los tres diferentes tipos de interacciones son de adsorción, electrostáticas (intercambio iónico) y de filtración (exclusión molecular). 3.7.3 Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC) En 1954, Giddings hipotetizó que sería posible aplicar a la cromatografía líquida los mismos factores que hacían de la cromatografía de gases una poderosa técnica de separación. Es decir, tamaños muy pequeños de partícula de la fase estacionaria distribuidos en una fina película en las paredes de una columna de poco diámetro. Este fue el inicio de la cromatografía liquida de alta resolución (HPLC). No obstante, la técnica de HPLC no se desarrolló hasta que no se dispuso de bombas capaces para hacer fluir el líquido a través de los poros de la fase estacionaria empaquetada en una columna de diámetro fino. 3.7.4 Componentes básicos de un HPLC Los componentes imprescindibles de un equipo HPLC son: bomba impulsadora de disolvente, sistema de inyección de muestra, columna y sistema de registro tal y como lo muestra la Figura 5. Todos estos componentes están comunicados entre sí y controlados 46 desde un computador (PC), el cual controla y sincroniza el funcionamiento de todos los módulos con una aplicación informática específica. El PC encargado del control registra y almacena de manera digital toda la información que le llega al detector. Figura 5 Componentes básicos de un cromatógrafo líquido de alta resolución Fuente: Técnicas analíticas de contaminantes químicos. En primer lugar se observan unos recipientes (botellas) que contiene los disolventes que constituirán la fase móvil. Las botellas suelen estar tapadas con un tapón agujereado y atravesado por dos tubos de teflón. Por uno se puede pasar He para desgasificar la disolución. El otro está conectado a la bomba y por él circula la fase móvil. A la salida de la botella y antes de llegar a la bomba se puede instalar un dispositivo de seguridad para eliminar pequeñas burbujas que, si se introdujeran en el sistema, producirían incrementos de presión y disminución del flujo de la fase móvil. Dado que el sistema opera a alta presión, los gases disueltos en la fase móvil tienden a escapar de ella causando microburbujas que dan lugar a cambios significativos de presión y flujo, si se producen en la columna, y a picos agudos en forma de espiga, si se producen en el detector. El problema es especialmente grave en lo que toca al oxígeno presente en disoluciones acuosas. Para evitarlo, se puede sonicar la fase móvil durante aproximadamente 5 minutos y también burbujear He en el recipiente durante el tiempo de funcionamiento del HPLC. La bomba es el sistema encargado de impulsar la fase móvil. Absorbe el disolvente de la botella por una tubería de teflón de varios mm de diámetro y lo desplaza presurizado por todo el sistema a través de un tubo capilar de acero de entre 0,1 y 0,25 mm de diámetro. Normalmente se dispone de dos bombas (cada una de las cuales puede tener más de una línea) para poder hacer cambios en la composición de la fase móvil. A la salida de la bomba, antes de llegar al inyector, pero tras la columna, se suele colocar un sistema estabilizador de presión que evita variaciones importantes en el flujo de fase móvil. En los equipos modernos el estabilizador de presión está físicamente unido a la bomba formando un solo módulo. 47 El sistema inyector introduce la muestra en el sistema. El inyector puede ser manual o automático. El inyector automático puede además disponer de una bandeja de muestras donde se almacenan las muestras hasta el momento de su análisis. A lo largo de todo el circuito se suelen colocar varios filtros para evitar que se introduzcan en la columna partículas que produzcan variaciones de presión, alteren el análisis y su reproducibilidad y dañen la columna. A la salida de la columna se encuentra el detector. Es un sistema que registra variaciones en el tiempo de una propiedad fisicoquímica del material que eluye de la columna. El detector suele estar conectado a un sistema que dibuja el cromatograma. Este sistema puede ser un polígrafo simple que realiza la representación sobre el papel, aunque actualmente se tiende a registrar los datos del cromatograma en un sistema informático que memoriza toda la información recibida para su posterior análisis. El operador debe introducir en el programa de gestión del HPLC los parámetros para cada uno de los módulos y ejecutar este conjunto de instrucciones (normalmente denominado método). El sistema está totalmente automatizado y no requiere presencia alguna para realizar el cromatograma. En el caso de disponer de inyector automático con bandeja de muestras el sistema puede estar trabajando de manera autónoma e independientemente hasta finalizar todos los análisis programados. 3.8 ESPECTROSCOPÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA El análisis químico por espectrometría de absorción atómica se basa en convertir parte de la muestra en un vapor atómico y en medir la absorción, por este vapor, de una radiación característica del elemento a determinar. 43 La espectroscopía de absorción atómica es intrínsecamente un método de determinación unielemental. El elemento que se determina depende de la fuente de luz que se utilice, la cual es específica de cada elemento. La precisión de las medidas de absorción atómica depende menos de la temperatura de atomización que de las técnicas de emisión. La espectroscopía de absorción atómica responde a la Ley de Lambert- Beer y, por lo tanto, los cálculos a aplicar para determinaciones cuantitativas seguirán los mismos procedimientos que con las técnicas de absorción molecular. 44 3.9 MODELOS DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE ORIENTADOS A LOS RECEPTORES Y A LAS FUENTES En los modelos orientados a los receptores según afirma Nevers45, se examinan los contaminantes que se capturan en uno o más sitios de monitoreo y, con base en el análisis detallado de lo que se recoge, se intenta determinar cuáles son las fuentes que atribuyeron a la concentración en ese receptor. 43 SOGORB. Op Cit. PICKERING, William F. Química Analítica Moderna. Publicado por Reverté, 1980. 688p. 45 NEVERS, Noel. Ingeniería de control de la contaminación del aire. Editorial McGrawHill. 546p. 44 48 Si el contaminante de interés es químicamente uniforme (por ejemplo, CO, 03, SO2), entonces no existe manera de distinguir entre las fuentes. Pero si el contaminante es materia en partículas (TSP, PM10 o PM2.5) que consta de una amplia variedad de especies químicas entonces, al analizar la composición química, se pueden hacer algunas inferencias acerca de las fuentes. El resultado de un análisis de este tipo de llama prorrateo de las fuentes o balance químico de masas. Normalmente se dice que, de las partículas encontradas en el monitor #1, x% de deben a la fuente #1,y% se deben a la fuente #2,z% se deben a la fuente #3, etc. Los modelos orientados a las fuentes se pueden usar para estimar los efectos de fuentes nuevas que se propongan, por ejemplo, en el proceso de autorización de esas fuentes. Los modelos orientados a los receptores no se pueden utilizar de esta manera. Estos se aplican principalmente para probar las estimaciones hechas por los modelos orientados a las fuentes, y de manera simultánea, probar la exactitud de las estimaciones sobre emisiones que se emplean en los modelos. 3.9.1 Modelo Receptor Unmix El modelo a utilizar en esta investigación es el Unmix el cual maneja un enfoque geométrico, donde determina las covarianzas entre los datos ambientales, estableciendo asociaciones entre analitos para cuantificar fuentes. Para la determinación de fuentes, la técnica de muestreo es el Algoritmo “NUMFACT” (Henry 1999), el cual es un subconjunto de muestras aleatorias que sucesivamente se asocian al Unmix, el “NUMFACT” calcula una relación señal-ruido (Signal/Noise) para cada factor, el cual debe ser mayor a 2 (S/N>2)46. En definitiva el número de fuentes que determina el modelo está influenciado por el factor S/N y un mínimo de r2 superior a 0.8. 3.9.1.1 Número de Fuentes. Composición de cada fuente. Contribución de las especies a cada una de las fuentes. Reparto de la masa media total, sí se incluye la masa total en el modelo. 3.9.1.2 Información que proporciona Unmix Supuestos del Modelo Unmix La composición de las fuentes son aproximadamente constantes. Existen al menos N*(N-1) puntos que tienen poco o nada de impacto en cada una de las fuentes de N, es decir, especies de bajas contribuciones a la fuente. 46 Workshop on UNMIX and PMF As Applied to PM2.5 14-16 February 2000 U.S. EPA, RTP, NC Final Report [en línea]. Willis Robert D. ManTech Environmental Technology, Inc. Division National Exposure Research Laboratory Office of Research and Development U.S. Environmental Protection Agency. Disponible en Internet: http://www.epa.gov/ttnamti1/files/ambient/pm25/workshop/report.pdf. 49 3.10 DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO 3.10.1 Fontibón La localidad de Fontibón se encuentra localizada en la parte noroccidental de Bogotá (Figura 6). Al norte, limita con la localidad de Engativá; al oriente, con las localidades de Puente Aranda y Teusaquillo; al occidente, con la ribera del río Bogotá y los municipios de Funza y Mosquera, y al sur, con la Localidad de Kennedy. 47 Figura 6 Ubicación de localidad de Fontibón Fuente: Alcaldía mayor de Bogotá. Disponible en www.gobiernobogota.gov.co A continuación se encuentra la ficha técnica de la localidad para el año 2008 Tabla 1 Ficha Técnica Fontibón 2008 Ficha Técnica Fontibón 2008 Habitantes: 297.934 (Censo 2005) Área: 3.325,88 Hectáreas Barrios: Localidad: 80 9 Limita con la localidad de Engativá; al oriente, con las localidades de Puente Aranda y Teusaquillo; al occidente, con la ribera del río Bogotá y los municipios de Funza y Mosquera, y al sur, con la localidad de Kennedy. Límites: Sede Alcaldía Local: Calle 25 # 99-02 Tel: 2677302-2670114 Alcaldesa Local: Betty María Afanador García UPZ 75-Fontibón 76-Fontibón San Pablo 77-Zona Franca 110-Ciudad Salitre occidente 112Granjas de Techo 114-Modelia 115-Capellanía 117-Aeropuerto El Dorado. Educación: 155 colegios privados, 9 Distritales Instituciones de Salud: Centro Médico Día, 1 Hospital de Fontibón, 2 CAMI (Centro de Atención Inmediata), 2 UBA (Unidad Básica de Atención) y 3 UPA (Unidad Primaria de Atención) Estación Policía: Novena Estación Fontibón Carrera 98 No.18-90 47 DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO DE PLANEACIÓN. Recorriendo Fontibón: Diagnóstico físico y socioeconómico de las localidades de Bogotá, D.C. Bogotá: Secretaría de Hacienda, 2004. Disponible en internet: http://www.dapd.gov.co/www/resources/yds_recorriendo_20fontibon.pdf 50 Subdirección Local (Secretaría Distrital de Integración Social) P.I.T. Punto de Información Turística Subdirección de Integración Social-Fontibón Cra 104B-34-25 Giralda Jardín Infantil-Rafael Pombo (200 niños) Cra 97a 19-35 Ville Mar Jardín Infantil-La Giralda (140 niños) Cra 104B 22J-15 Aeropuerto Muelle Nacional (aeropuerto El Dorado Puente Aéreo) Terminal de Transporte (Trv 66 35-11) Aeropuerto-Muelle Internacional (Aeropuerto el Dorado anexo al ICA) Fuente: Alcaldía Mayor de Bogotá. Disponible en www.bogota.gov.co 3.10.1.1 Actividad Industrial La industria es uno de los sectores representativos y dinámicos de la economía local. En el 2006, se registró un total de 1.873 empresas, el 18% de las empresas locales, de estas el 73% fueron microempresas, 24% pymes y 3% gran empresa. 48 El sector industrial de Fontibón está conformado por un total de 1.873 empresas, de estas las más representativas de la estructura económica local son: Fabricación de prendas de vestir, excepto prendas de piel (11%). Elaboración de productos de panadería, macarrones, fideos, alcuzcuz y productos farináceos similares (8%). Fabricación de otros productos químicos (7%). Fabricación de productos de plástico (6%). Las empresas dedicadas a la industria de fabricación de prendas de vestir, excepto prendas de piel (ropa exterior e interior para hombre, niño, mujer y niña); corsetería; camisería; vestidos de baño; ropa sobre medidas; servicios satélites, se concentraron en el barrio Fontibón Centro; la industria de elaboración de productos de panadería, macarrones, fideos, alcuzcuz y productos farináceos similares, se ubicaron en el barrio Fontibón Centro; las empresas dedicadas a la industria de fabricación de otros productos químicos (plaguicidas y otros productos químicos de uso agropecuario), se concentraron en los barrios Montevideo y Granjas de Techo; y las empresas dedicadas a la industria de fabricación de productos de plástico (espumado y artículos de plástico espumado), se concentraron en el barrio Predio Caldas. 3.10.1.2 Contaminación por fuentes fijas Según la Base de Datos de las Industrias49 ubicadas en la ciudad de Bogotá para el año 2006, el sector predominante en Fontibón (Figura 7), está relacionado con la prestación de servicios, como son restaurantes, hoteles, lavanderías, y salud, abarcando el 26%, seguido por la actividad agroalimentaria con un 20%, sector metalmecánico y galvanotecnia con 15%, sector químico con 10%, 8% sector textiles y actividad farmacéutica con 7%, de representatividad en la localidad. Sin embargo también existen otras actividades en la localidad en un porcentaje menor, como el desarrollo de la minería, relacionada con las mezclas asfálticas, fabricación de yesos y concreteras, la 48 49 Perfil económico y empresarial Localidad de Fontibón. Op Cit. Base de Datos Industrias Bogotá, Secretaria de Medio Ambiente (SDA), 2006. 51 fabricación de productos de madera y caucho, con 3% respectivamente, mientras que los incineradores y quemas a cielo abierto se desarrollan con 1% en la localidad. Figura 7 Tipo de Actividad Económica - Fontibón Fuente: Base de Datos industrias Bogotá, 2006. La Figura 8 muestra que dentro de los combustibles utilizados según la base de datos, se encuentran combustibles fósiles como el gas natural, utilizado por 76 industrias en la localidad, representando el 62%, el ACPM con 17% empleado por 21 industrias, mientras que el carbón (mineral, coque y madera), es consumido por 16 de la industrias instaladas en Fontibón, representando el 13%. En menor proporción se encuentra la utilización del crudo, madera y gas licuado de petróleo, con 2% respectivamente, el aceite usado y el gas propano son los combustibles menos empleados presentando 1% en la localidad. En la Figura 9 se puede observar la preferencia hacia la utilización de gas natural para calderas y hornos con 75% y 60% respectivamente, seguido por el empleo de ACPM en calderas con 12% y en hornos con 16%, y el carbón con 10% y 16% respectivamente; abarcando el 1% en calderas se emplea el GLP, la madera y el crudo, mientras para hornos el aceite usado se utiliza en 4%, la madera se emplea en un 2% y el GLP y el crudo en 1%. Figura 8 Tipo de Combustible - Fontibón Fuente: Base de Datos industrias Bogotá, 2006. 52 Figura 9 Utilización Calderas y Hornos - Fontibón Fuente: Base de Datos industrias Bogotá, 2006. Así como la utilización de calderas y hornos representan la mayor fuente de emisión para la localidad, también se emplean otro tipo de fuentes como plantas eléctricas y cabinas para pinturas, en una proporción menor, mientras en la localidad existen 97 calderas y 82 hornos, hay 8 cabinas y 16 plantas de energía, representando el 3.9% y 7.8% del total de las fuentes emisoras presentes en la localidad de Fontibón. 3.10.1.3 Malla vial La localidad cuenta con 5 vías que hacen parte del subsistema regional como lo son la avenida Jorge Eliecer Gaitán, Avenida Longitudinal de Occidente, Avenida José Celestino Mutis, Avenida Centenario y la Avenida Boyacá; con 3 vía del subsistema de la red metropolitana que son la avenida ciudad de Cali, la avenida del ferrocarril de occidente y la avenida del congreso eucarístico; y con 11 vías arterias. 50 Según la Dirección Técnica de Planeación IDU, para diciembre de 2006, el estado de la malla vial en la localidad de Fontibón, está dividido en Malo (51%), Regular (15%) y Bueno (34%), observando así que la mayoría de las vías se encuentran en mal estado. Como se representa en la Figura 10. Figura 10 Estado Malla Vial Fontibón – Diciembre 2006 Fuente: Dirección Técnica de Planeación IDU. 50 Recorriendo Fontibón. Op Cit. 53 3.10.1.4 Sistema de transporte Las principales rutas de acceso a Fontibón son el puente de la Avenida El Dorado con Boyacá, la Avenida Centenario y la Avenida El Dorado con carrera 100. Según un informe del observatorio social de la alcaldía local de fontibón para el año 2004, la localidad presenta una insuficiencia de la red vial, pues se presentan problemas de embotellamiento y congestión en sus vías principales. 51 3.10.1.5 Contaminación por fuentes Móviles Dentro de las principales fuentes de generación de contaminantes primarios, producto del uso de combustibles fósiles, se encuentran las fuentes móviles que transitan de manera constante y en grandes volúmenes las vías de la ciudad de Bogotá. Una de las vías más transitadas dentro del Fontibón es la calle 22 debido a que esta pasa cerca al centro de Fontibón. En la Figura 11 se muestran dos puntos de aforo vehicular realizados entre el año 2000 y el año 2003. 52 El punto de aforo de la calle 22 con carrera 100 presentó para el año 2001 durante un periodo de 24 horas un total de 9432 vehículos, los cuales se encuentran distribuidos porcentualmente como lo muestra la Figura 12; para el año 2002 esta distribución no cambió sin embargo la cantidad de vehículos disminuyó a 8358 durante las mismas 24 horas. La distribución vehicular durante las 24 horas del aforo distinguiendo entre las horas de la mañana, el medio día y la noche, evidenció que los autos son los que más transitan por esta vía sin importar la hora del día, seguido de los buses. Figura 11 Ubicación de aforos vehiculares Centro de Fontibón Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. Modificado por las autoras 51 52 Recorriendo Fontibón. Op Cit. SECRETARÍA DE TRÁNSITO Y TRANSPORTE. Volúmenes vehiculares 2000-2004. Alcaldía mayor de Bogotá, 2005. 54 Figura 12 Distribución Vehicular durante 24 horas Fuente: Volumenes Vehiculares 2000-2004. En el punto de aforo de la calle 22 con carrera 103A se encontró que para el año 2003 durante un periodo de 24 horas transitaron un total de 3630 vehículos, los cuales se encuentran distribuidos porcentualmente como lo muestra la Figura 13. Los vehículos transitan en mayor proporción al medio día primando la presencia de autos, seguido de buses y el aumento de camiones en esta hora del día es significativo puesto que pasa de 23 en las horas de la mañana a 113 al medio día. Figura 13 Distribución vehicular durante 24 horas Fuente: Volumenes Vehiculares 2000-2004. 3.10.2 Kennedy La localidad de Kennedy se ubica en el sector sur de la ciudad (Figura 14) y limita, al norte, con la localidad de Fontibón; al sur, con las localidades de Bosa y Tunjuelito; al oriente, con el municipio de Mosquera, y al occidente, con la localidad de Puente Aranda. 55 Figura 14 Ubicación de la localidad de Kennedy Fuente: Alcaldía mayor de Bogotá. Disponible en www.gobiernobogota.gov.co A continuación se encuentra la ficha técnica para la localidad en el año 2008: Tabla 2 Ficha Técnica Kennedy 2008 Habitantes: Área: Barrios: Localidad: Sede Alcaldía local Alcalde Local UPZ Educación: Hospitales: UPA-Unidad Primaria de Atención: UBA-Unidad Básica de Atención: Estación de Policía: Ficha Técnica Kennedy 2008 938,387 3,857 Ha 328 8 Tr. 80 41A-34 Sur- Teléfono: 4481400 Jesús Antonio Mateus 44-Américas 45-Carvajal 43-Castilla 47-Kennedy Central 48-Timiza 78-Tintal Norte 79Calandaima 80-Corabastos 81-Gran Britalia 82-Patio Bonito 83-Las Margaritas 113Bavaria 270 colegios privados, 40 distritales. Occidente de Kennedy-nivel III, Del sur, Clínica Kennedy (29) Kennedy, (30) Bomberos, (68) Britalia, (79) Carvajal, (91) Class, (105) Catalina, (72) Argelia, (37) Pio XII, (92) Patios, (10) Geriátrico Abastos. Mexicana, Dindalito Octava (8a) Subdirección de Integración Social - Kennedy - Calle 38 Sur 107C - 29 Bellavista - Patio Bonito Jardín Infantil - Argelia (225 niños) - Calle 39A sur 62B - 32 - Argelia Jardín Infantil - Ciudad de Bogotá (225 niños) - Britalia Av. Cra 80 43 - 43 sur - Britalia Jardín Infantil - Delicias (225 niños) - Nuevo Delicias- Dg 49 sur 61 - 51 - Nuevo Delicias Subdirección Local (Secretaria Distrital de Integración Social): Jardín Infantil - Gran Colombiano (305 niños) - Britalia Cra 85 41 - 12 sur - Kennedy Estado Jardín Infantil - Kennedy Sala Cuna 90 niños) - Kennedy Estado Cll 40C 79 - 10 sur Kennedy Estado Jardín Infantil -Luisa de Marillac (90 niños) - Patio Bonito Cll 38A sur 96B - 15 Jardín Infantil -Patio Bonito Satélite (90 niños) -Patio Bonito II Cll 14 97A - 36 sur Jardín Infantil -Pio XII (55 niños) - Pio XII Trv. 79 D 6 - 15 Fuente: Alcaldía Mayor de Bogotá. Disponible en www.bogota.gov.co. 56 3.10.2.1 Actividad Industrial En el sector Industrial de Kennedy se identificaron 2.906 empresas, el 19% de las empresas locales. De éstas, el 87% fueron microempresas. Aunque existe una marcada dispersión de microindustrias en toda la localidad, existe una alta concentración de pequeñas empresas en los sectores de Carvajal y Castilla. De igual forma, la gran empresa de la localidad Kennedy se concentrá en el sector de Bavaria y sobre la Avenida 68. 53 En el sector industrial de Kennedy se identificaron cuatro actividades que reúnen el mayor número de empresas: Fabricación de prendas de vestir, excepto prendas de piel (15%) Elaboración de productos de panadería, macarrones, fideos, y productos farináceos similares (7%) Fabricación de muebles para el hogar, oficina, para comercio y servicios (5,4%) Fabricación de productos de plástico, espumado y artículos de plástico espumado (5,2%). La industria de elaboración de prendas de vestir, excepto prendas de piel, se ubicó en el sector de los barrios Carvajal y Nueva Marsella II; la elaboración de bebidas se concentró en los barrios Supermanzana 9A y Carvajal; la fabricación de muebles de se concentró en el barrio Carvajal al igual que la fabricación de productos de plástico. 3.10.2.2 Contaminación por fuentes fijas Para la localidad de Kennedy, según la Base de Datos de las Industrias 54 ubicadas en la ciudad de Bogotá para el año 2006, se presenta una mayor actividad industrial en el sector de la metalmecanica y la galvanotecnia contando con 33 industrias instaladas con un 31% (Figura 15), seguido con el 29% por la actividad textil, la prestación de servicios posee un 14% de presencia en la localidad, con un 9% se encuentra el desarrollo de la actividad referente al sector agroalimentario, 7% las quemas a cielo abierto y 3% la fabricación de productos de caucho. El combustible más empleado para el desarrollo de la actividad industrial es el gas natural (Figura 16) con una utilización del 49%, el carbón en todas sus presentaciones, como coque, mineral o el proveniente de la madera, constituye el segundo combustible de mayor empleo con un 33%, el 5% lo representa el ACPM, el gas licuado de petróleo (GLP) es utilizado en un 4%, mientras que el crudo y la madera es utilizado en 3%, el 1% y 2% restante está relacionado con el uso de gas propano y la electricidad. 53 54 Perfil económico y empresarial Localidad de Kennedy. Op Cit. Base de Datos Industrias Bogotá, Secretaria de Medio Ambiente (SDA), 2006. 57 Figura 15 Tipo Actividad Económica - Kennedy Fuente: Base de Datos industrias Bogotá, 2006. Dentro de la localidad de Kennedy, el 63% de las calderas utilizan gas natural, seguido por el carbón 29% y 4% ACPM y crudo (Figura 17). Con respecto a los hornos presentes en la localidad el 46% emplea gas natural, el 32% carbón, el 8% Gas Licualo de Petroleo, el 7% ACPM, 4% gas propano y 3% utiliza crudo. Figura 16 Tipo de Combustible- Kennedy Fuente: Base de Datos industrias Bogotá, 2006. También hay presencia de plantas eléctricas y cabinas de pintura como fuentes de emisión, representando 2.9% y el 9.5%, del total de fuentes emisoras, que según la base de datos de la SDA, es de 168, entre calderas, hornos, plantas y cabinas. Figura 17 Utilización Calderas y hornos - Kennedy Fuente: Base de Datos industrias Bogotá, 2006. 58 3.10.2.3 Malla Vial La localidad cuenta con 10 vías que hacen parte del subsistema de la red metropolitana entre la que se encuentran la avenida de las Américas, la avenida Centenario, la avenida Primero de Mayo y la avenida Manuel Cepeda Vargas; con 3 vías que integran el subsistema Ciudad Región que son la avenida Longitudinal de Occidente, la avenida Boyacá y la avenida del Sur; y con 9 vías que hacen parte del la malla arterial complementaría entre las que se destacan la avenida Agoberto Mejía Cifuentes y la avenida de la Constitución. 55 Según la Dirección Técnica de Planeación IDU, para diciembre de 2005, el estado de la malla vial en la localidad de Kennedy, está dividido en Malo (56%), Regular (18%) y Bueno (26%), observando así que la mayoría de las vías se encuentran en mal estado. Como se representa en la Figura 18. Figura 18 Estado Malla Vial Kennedy – Diciembre 2005 Fuente: Dirección Técnica de Planeación IDU. 3.10.2.4 Sistema de transporte56 La localidad de Kennedy cuenta con la Troncal Américas. Calle 13, que forma parte del Sistema TransMilenio. Esta nueva Troncal tiene en total 13 kilómetros de extensión, 15 estaciones sencillas y una estación de integración ubicada en el sector de Banderas. 3.10.2.5 Contaminación por fuentes móviles Dentro de la localidad de Kennedy se encuentran dos puntos importantes de confluencia vehicular como lo son las vías cercanas a la central de abastos “corabastos” y la avenida primero de mayo. En la Figura 19 se muestran tres puntos de aforo vehicular realizados en el año 2000 cercanos a la central de abastos. 57 55 DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO DE PLANEACIÓN. Recorriendo Kennedy: Diagnóstico físico y socioeconómico de las localidades de Bogotá, D.C. Bogotá: Secretaría de Hacienda, 2004. Disponible en internet: http://www.dapd.gov.co/www/resources/ddk_recorriendo_20kennedy.pdf 56 Recorriendo Kennedy. Op Cit. 57 Volúmenes vehiculares 2000-2004. Op Cit. 59 Figura 19 Ubicación de aforos vehiculares Corabastos Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. Modificado por las autoras De los aforos realizados para el año 2000 durante un periodo de 24 horas se observó que el punto de aforo de la calle 38C Sur con Carrera 82A presentó un total de 4.122 vehículos, el punto ubicado en la Calle 37 Sur con Carrera 80 un total de 6.158, y el punto ubicado en la Diagonal 38 Sur con Av. Ciudad de Cali un total de 9.196 vehículos, los cuales se distribuyeron porcentualmente como lo muestra la Figura 20. Figura 20 Distribución vehicular durante 24 horas Fuente: Volumenes Vehiculares 2000-2004. Los automoviles son los que transitan en mayor proporcion por las vías aforadas, seguido de los buses y los camiones. En los puntos de aforo de la calle 38C y la Calle 37 se observa un decremento de los autos a medida que avanzan las horas del día, en el punto de la Diagonal 38 Sur el comportamiento de los autos es casi constante. En el punto de 60 aforo de la calle 38C se observa un aumento en la cantidad de buses a medida que pasa el día, mientras que en los otros puntos su comportamiento no varia significativamente con el paso del tiempo. Los camiones son los que se presentan en menor proporción en todos los puntos de muestreo y su comportamiento no varía en el día. En la Figura 21 se muestran dos puntos de aforo vehicular realizados en el año 2004 ubicados sobre la avenida Primero de Mayo. Figura 21 Ubicación de aforos vehiculares Avenida 1° de Mayo Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. Modificado por las autoras De los aforos realizados pa ra el año 2004 durante un periodo de 24 horas se observó que el punto de aforo de la calle 42 Sur presentó un total de 10.145 vehículos, y el punto ubicado en la Calle 41B Sur un total de 9.196 vehículos, los cuales se distribuyeron porcentualmente como lo muestra la Figura 22. Figura 22 Distribución vehicular durante 24 horas Fuente: Volumenes Vehiculares 2000-2004. El comportamiento de los vehículos no tiene una variación significativa en los dos puntos de aforo. Los automóviles tienden a aumentar hacia el medio día, la cantidad de buses es mayor en las horas de la mañana que en el resto del día y los camiones tienden a ser mayores hacia el medio día. Es importante tener en cuenta que al sumarse la cantidad de buses y camiones la cantidad de vehiculos que utilizan el Diesel como combustible se hace significativa y genera una presencia de contaminantes importante en la zona. 61 4. MARCO LEGAL Debido a la creciente preocupación y evidencia del deterioro de la calidad del aire, se han generado diferentes estándares para cada uno de los contaminantes criterio presentes en el ambiente. Dentro de las entidades más importantes a nivel ambiental se encuentra La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), que ha establecido las siguientes pautas para la calidad el aire ambiente: Tabla 3 Estándar de Calidad de Aire para USA Estándar Primario Contaminante Estándar Secundario Promedio Nivel Tiempo Nivel Promedio Tiempo 9 ppm (10mg/m3) 8 horas 35 ppm (40mg/m3) 1 hora Dióxido de Nitrógeno 0,053 ppm (100µg/m3) Anual (promedio aritmético) Primario Material Particulado (PM10) 150 µg/m3 24 horas Primario Material Particulado (PM2,5) 15 µg/m3 Anual (promedio aritmético) Primario 35 µg/m3 24 horas Primario 0,03 ppm Anual (promedio aritmético) 0,14 ppm 24 horas Monóxido de Carbono Dióxido de Azufre No posee 0,5 ppm (1300 µg/m3) 3 horas Fuente: National Ambient Air Quality Standards (NAAQS) EPA 2006 También la Organización Mundial de la Salud, en su actualización mundial de 2005 de las Guías de calidad del Aire (GCA), presenta estándares relativos al material particulado, el ozono, el dióxido de nitrógeno y el dióxido de azufre, para el aire ambiente, como se puede observar en la Tabla 4: Tabla 4 Guías Calidad del Aire (GCA)- OMS Contaminante Material Particulado (PM10) Material Particulado (PM2,5) Dióxido de Nitrógeno Nivel 50 µg/m3 20 µg/m3 Promedio Tiempo Media 24 Horas Media Anual 25 µg/m3 Media 24 Horas 10 µg/m3 Media Anual 3 40 µg/m Media Anual 200 µg/m3 Media 1 Hora 3 Dióxido de Azufre 20 µg/m Media 24 Horas 500 µg/m3 Media 10 minutos Fuente: Guías de calidad del aire de la OMS Actualización mundial 2005 62 Como se puede observar en los cuadros anteriores, las restricciones son mayores en los estándares establecidos por la Organización Mundial de Salud, mientras que en la Agencia de Protección Ambiental, son más flexibles. Es de interés para el desarrollo de la presente investigación los límites establecidos para los parámetros de PM2.5 y los contaminantes precursores de los iones, como el Dióxido de Nitrógeno y Dióxido de Azufre ya que no se encuentran establecidos parámetros para contaminantes secundarios asociados a iones. En Colombia se encuentra la Resolución 601 del 4 de Abril de 2006, la cual establece los niveles máximos permisibles para PST y PM10. Los cuales son de 100 μg/m3 concentración anual y de 300 μg/m3 para un período de 24 horas en el caso de PST y de 70 μg/m3 y 150 μg/m3, concentración anual y 24 horas respectivamente para PM10. Como se observa en la Tabla 5: Tabla 5 Estándar Calidad de Aire para Colombia Resolución 601 de 2006 Contaminante PST Nivel Promedio Tiempo 3 Anual 3 24 Horas 100 µg/m 300 µg/m 3 PM10 70 µg/m Anual 150 µg/m3 24 Horas 0,031 ppm (80 µg/m3) SO2 3 0,096 (250 µg/m ) 24 Horas 3 3 Horas 3 Anual 0,287ppm (750 µg/m ) 0,053 ppm (100 µg/m ) NO2 3 24 Horas 3 1 Hora 3 0,041 ppm (80 µg/m ) 8 Horas 0,061ppm (120 µg/m3) 1 Hora 0,08 ppm (150 µg/m ) 0,106ppm (200 µg/m ) O3 CO Anual 3 8 Horas 3 1 Hora 8,8 ppm (10 µg/m ) 35 ppm (40 µg/m ) Fuente: Resolución 601 de 2006 MAVDT En cuanto a PM2.5 a nivel nacional no se han establecido límites en la normatividad, por esta razón se toman los valores de la EPA 15 μg/m3 como concentración anual y de 35 μg/m3 para 24 horas. 63 5. METODOLOGÍA 5.1 SELECCIÓN DE LOS PUNTOS DE MUESTREO 5.1.1 Fontibón Según el informe de la RMCAB para el 2007, en la localidad de fontibón se encontró que las concentraciones máximas de PM10 para un periodo de 24 horas fueron inferiores a 171µg/m3 sobrepasando en valor dado por la norma de 150 µg/m3; las concentraciones de SO2 máximas en 24 horas no superaron los 14 ppb encontrándose por debajo de la norma de 96 ppb; y las concentraciones de NO2 máximas para 24 horas no superaron los 33 ppb valor que se encuentra por debajo de la norma de 80 ppb. Adicionalmente, el Decreto 174 de 2006 declara a la localidad de Fontibón como áreafuente de contaminación alta, Clase I, por material particulado menor o igual a 10 micras (PM10). Sumado a este aspecto se encuentra la población que presenta la zona, en donde según el censo realizado por el DANE en el año 2005 la localidad de Fontibón contaba con 297.934 habitantes de los cual el 53% eran mujeres y el 47% restante hombres, y cerca del 7,78% de la población son niños entre los 0 y 4 años, a los que se les considera un población vulnerable teniendo en cuenta las condiciones del clima y de contaminación del aire de la zona, y por ser la población que mayores índices presenta de enfermedades respiratorias agudas. Según el boletín ERA número 35 de la Secretaría Distrital de Salud, durante el periodo comprendido entre enero y septiembre del 2007 se reportaron en las salas ERA del Hospital de Fontibón 807 casos de los 25.662 reportados para toda la ciudad, lo que refiere que el aporte de la localidad a las cifras globales de la ciudad es del 3,5%. Y si adicionalmente se incluye toda la información anteriormente citada en la descripción de la localidad sobre las fuentes de emisión fijas y móviles, encontramos que las características de ubicación, sociales e industriales describen a la localidad de Fontibón como un área fuente de contaminación que requiere ser estudiada. Teniendo en cuenta lo anteriormente descrito y la realización de un macro proyecto que involucra un estudio epidemiológico de corte expuesto y no expuesto denominado “Determinación y Correlación de Los Principales Microorganismos Patógenos Existentes en Los Ambientes Intramural y Extramural Presentes en Jardines Infantiles Expuestos y No Expuestos Ubicados en Las Localidades de Fontibón, Kennedy y Puente Aranda”, se decidió realizar el muestreo en Jardines Infantiles y se establecieron dos zonas denominadas como Zona Expuesta y Zona NO Expuesta (o menos expuesta). La Zona Expuesta es la que se encuentra en mayor cercanía a fuentes fijas y a vías principales o de alto flujo vehicular, mientras que la Zona NO Expuesta es aquella que se encuentra más retirada de dichas fuentes. 64 Es importante aclarar que la selección de los puntos de muestreo, se realizó por convenio entre el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, la Secretaria Distrital de Salud y la universidad de la Salle, entidades involucradas en el proyecto. Adicionalmente en cada zona se ubicaron dos puntos de muestreo, uno para ambientes intramurales y otro para ambientes extramurales, para así determinar la incidencia que tiene el ambiente extramural sobre el intramural. 5.1.1.1 Zona Expuesta El jardín infantil Rafael Pombo queda ubicado en la Cra 97ª No. 19-35, en el centro de la localidad, como lo muestra la Figura 23. Corresponde a la UPZ 75 Fontibón, clasificada como una centralidad urbana por tratarse de un sector consolidado, donde existió uso residencial importante y cuya actividad residencial ha sido desplazada por la extensión de actividades económicas. Figura 23 Ubicación Jardín Infantil Rafael Pombo Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. Modificado por las autoras Cercanas al jardín se encuentran las siguientes vías, las cuales generan un aporte considerable de contaminantes para el sector: Al noreste la avenida del ferrocarril a 400m, Al noroeste la Calle 17 a 600 m, Al suroreste la avenida fontibón, ubicada a 70m, es la vía principal más cercana al jardín, y Al sureste la carrea 96C a 410m. En las fotografías (Figura 24) se puede ver la fachada del jardín y la composición general de sus instalaciones. 65 Figura 24 Fachada e instalaciones J.I Rafael Pombo Fuente: Hospital de Fontibón 2008 Marcando un perímetro de 1Km de distancia al Jardín Infantil se identificaron 24 Fuentes fijas de las cuales 14 utilizan Gas Natural como combustible, 6 utilizan ACPM, 2 utilizan carbón y 2 más utilizan Gas Licuado de Petróleo y Gas Propano respectivamente. En la Tabla 6 se referencian cada una de las fuentes identificadas describiendo el tipo de combustible que utilizan, el sector industrial al que pertenecen, la dirección y su cercanía al jardín en metros. En el Anexo 3 se ubican en un mapa las industrias y el jardín infantil. Teniendo en cuenta estos aspectos, se ubicaron dos equipos Low Vol PM2.5 en el jardín infantil, uno en ambiente externo del jardín (outdoor) y otro en el ambiente interior del jardín (indoor). En la Figura 25 se muestra el lugar donde se ubicaron los equipos. Para las condiciones Indoor el equipo se instalo en el patio interno que es el lugar donde los niños tomas onces y juegan, y para las condiciones Outdoor se ubicó en el patio externo de juegos. Figura 25 Ubicación de los equipos Low Vol PM2.5 J.I Rafael Pombo (a) Equipo Outdoor (b) Fuente: Hospital de Fontibón 2008 66 Equipo Indoor Tabla 6 Fuentes fijas cercanas al J.I Rafael Pombo Dirección Distancia al Jardín (m) Metalmecánica Servicios - Restaurante Textiles (Tintorerías) Agroalimentario Servicios - Restaurante Servicio - Hotel Metalmecánica Av Cl 22 No. 96 G - 79 CL 19 No. 99 – 26 Cl 16 H No. 100-82 KR 106 No. 17 B - 86 CL 20 No. 99 - 41 CL 17 No 97 - 10 KR 102 No. 16 i - 50 410 200 700 950 200 300 600 Lavandería Industrial Metropolitana Textiles (Tintorerías) CL 21i No.108-37 1000 Lavaseco Sensatex Pani Ltda Quirurgicos Genmar Ltda Reencauchadora Superior Remax S.A Restaurante Tiburón del Pacífico Servicios - Lavandería Agroalimentario Químico Caucho Caucho Servicios - Restaurante ACPM KR 107 No 17B - 63 CL 19 No 96 H – 35 KR 96 H No 18-63 CL 17 No. 96 A - 40 KR 107 No. 17- 40 KR 92 No. 22 - 17 900 120 200 800 950 1000 Codelca S.A Panificadora Comer Pan Papas YA Ltda Pintulavado Industrial Ltda Prodesic S.A. Toledo Pastelería Caucho Servicios - Restaurante Agroalimentario Metalmecánica Minería - Concreta Agroalimentario Carbón CL 17 A No. 96 C - 19 CL 22j No 103-20 CL 22 K No. 97 - 36 CL 22 K No. 102 - 30 CALLE 19 A No 91-34 KR 100 No. 18 -37 500 750 300 870 950 300 Metalmecánica CL 16 H No. 96 H - 26 600 CL 22 No. 97-25 300 CR 96 F No. 22-52 550 KR 100 No 20c-22 310 Razón Social Sector Industrial Aadore Musical Ltda Charlie's parrilla & Crepes Decoraciones Javasco Ltda Duquesa S.A Empanaditas de las Buenas Hotel Fontibón Industrias Geleyco Ltda Gas Natural Futecnal - Fundición Técnica Nacional El Crisol de Medina Metalmecánica Gas Propano Industrias J. Montes Ltda La Parrilla de Aris Agroalimentario Gas Licuado de Petróleo Servicios - Restaurante Fuente: Inventario SDA 2006. 5.1.1.2 Zona No Expuesta El Jardín Infantil Santo Cristo queda ubicado en la Cra 104b # 22j-35, en el barrio la Cabana como lo muestra la Figura 26. También hace parte de la UPZ 75 Fontibón. Cercanas al jardín se encuentran las siguientes vías: Al noroeste la avenida del ferrocarril a 550m, Al noreste la avenida Luis Carlos Galán a 520m; Al suroeste la avenida carrera 106 a 510m, y Al sureste la Carrera 100 a 500m, siendo esta la vía principal más cercana al Jardín Infantíl. 67 Figura 26 Ubicación Jardín Infantil Santo Cristo Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. Modificado por las autoras En las fotografías (Figura 27) se puede ver la fachada del jardín y la composición general de sus instalaciones. Figura 27 Fachada e instalaciones J.I Santo Cristo Fuente: Hospital de Fontibón 2008 Así como en la Zona Expuesta, para esta zona también se determinó un perímetro de 1Km de distancia al Jardín Infantil identificando 14 Industrias, de las cuales 7 utilizan Gas Natural como combustible, 5 utilizan ACPM y otras 2 que utiliza Gas Licuado de Petróleo y carbón. En la Tabla 7 se referencian cada una de las fuentes identificadas referenciando el tipo de combustible que utilizan, el sector industrial al que pertenecen, la dirección y su cercanía al jardín en metros. En el Anexo 4 se ubican en un mapa las industrias y el jardín infantil. Teniendo en cuenta estos aspectos, se ubicaron dos equipos Low Vol PM2.5 en el jardín infantil, uno en ambiente externo del jardín (outdoor) y otro en el ambiente interior del jardín (indoor). En la Figura 28 se muestra el lugar donde se ubicaron los equipos. 68 Tabla 7 Fuentes fijas cercanas al J.I Santo Cristo Dirección Distancia al Jardín (m) Metalmecánica Servicios - Restaurante Agroalimentario Servicios - Restaurante Textiles (Tintorería) Servicios - Lavandería Caucho ACPM Av Cl 22 No. 96 G - 79 CL 19 No. 99 – 26 KR 106 No. 17 B - 86 CL 20 No. 99 - 41 CL 21i No.108-37 KR 107 No 17B - 63 KR 107 No. 17- 40 950 890 930 800 550 900 1000 Químico Servicios - Restaurante Agroalimentario Metalmecánica Agroalimentario Carbón CL 23B No. 104B-43 CL 22j No 103-20 CL 22 K No. 97 - 36 CL 22 K No. 102 - 30 KR 100 No. 18 -37 150 180 800 320 900 CL 22 No. 97-25 820 KR 100 No 20c-22 650 Razón Social Sector Industrial Aadore Musical Ltda Charlie's Parrilla & Crepes Duquesa S.A Empanaditas de las Buenas Lavandería Industrial Metropolitana Lavaseco Sensatex Remax S.A Laboratorios Tescer Ltda Panificadora ComerPan Papas YA Ltda Pintulavado Industrial Ltda Toledo Pastelería Gas Natural El Crisol de Medina La Parrilla de Aris Metalmecánica Gas Licuado de Petróleo Servicios - Restaurante Fuente: Inventario SDA, 2006. Figura 28 Ubicación de los equipos Low Vol PM2.5 J.I Santo Cristo (a) Equipo Outdoor (b) Equipo Indoor Fuente: Hospital de Fontibón 2008 Para el ambiente Outdoor el equipo se ubicó en la parte trasera del Jardín que colinda con el Hospital de Fontibón, y para el ambiente Indoor el equipo se ubicó en el área de sala cuna donde existe un cuarto de cocina y un baño. 5.1.2 Kennedy Según el informe de la RMCAB del 2007, para la localidad de Kennedy se encontró que las concentraciones máximas promedio de PM10 para un periodo de 24 horas estuvieron cerca de los 268 µg/m3 sobrepasando en valor dado por norma de 150 µg/m3;y las concentraciones de SO2 máximas en 24 horas no superaron los 21 ppb encontrándose por debajo de la norma de 96 ppb. Esta localidad también fue declarada como área-fuente de contaminación alta, Clase I, por material particulado menor o igual a 10 micras (PM10), según el Decreto 174 de 2006. 69 La estación Kennedy de la RMCAB es la única que cuenta con equipos para monitoreo de PM 2.5, para este contaminante se registró una concentración máxima para 24 horas de 124 µg/m3, el valor guía dado por la resolución 601 de 2006 es de 65 µg/m3 y los registros muestran que en 136 ocasiones este valor fue superado. Sumado a este aspecto se encuentra la población que presenta la zona, en donde según el censo realizado por el DANE en el año 2005 la localidad de Kennedy contaba con 938.387 habitantes de los cual el 52% eran mujeres y el 48% restante hombres; y que cerca del 8.91% de la población son niños entre los 0 y 4 años, a los que se les considera un población vulnerable teniendo en cuenta las condiciones del clima y de contaminación del aire de la zona, y por ser la población que mayores índices presenta de enfermedades respiratorias agudas. Según el boletín ERA número 35 de la Secretaría Distrital de Salud, durante el periodo comprendido entre enero y septiembre del 2007 se reportaron en las salas ERA del Hospital del Sur 2.165 casos de los 25.662 reportados para toda la ciudad, lo que refiere que el aporte de la localidad a las cifras globales de la ciudad es del 8,4%. Y si adicionalmente se incluye toda la información anteriormente citada en la descripción de la localidad sobre las fuentes de emisión fijas y móviles, encontramos que las características de ubicación, sociales e industriales describen a la localidad de Kennedy así como lo fue a la de Fontibón un área fuente de contaminación que requiere ser estudiada. Tal y como se determinó para la localidad de Fontibón, en la localidad de Kennedy también se establecieron dos zonas (Expuesta y No expuesta), y los lugares de muestreo Jardines Infantiles. 5.1.2.1 Zona Expuesta El Hogar Infantil Solidaridad por Colombia queda ubicado en la Diagonal 38 sur # 82-30 en el barrio Patio Bonito. Como se puede observar en la Figura 29, el Hogar Infantil Solidaridad por Colombia se encuentra frente a la Corporación de Abastos S.A. “Corabastos”, siendo la Central de Abastecimiento mayorista y minorista, más importante de Colombia, lo cual implica un alto flujo vehicular especialmente de tráfico pesado. Cercanas al jardín se encuentran las siguientes vías, las cuales generan un aporte considerable de contaminantes para el sector: Hacia el Sur pasa la Av. de los Muiscas o Diagonal 38 Sur, la cual representa la vía más cercana al Hogar Infantil, encontrándose a menos de 100 metros. Al Noroccidente se ubica la Av. Ciudad de Cali aproximadamente a 500 metros Al costado Nororiental se encuentra la Av. Américas a una distancia aproximada de 150 metros. Al Suroriente se ubica la Ak80 Av. Agoberto Mejía Cifuentes, a 400 metros aproximadamente. 70 Figura 29 Ubicación Hogar Infantil Solidaridad por Colombia Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. En las fotografías (Figura 30) se puede ver la cercanía del jardín con una vía principal y la composición general de sus instalaciones. Marcando un perímetro de 1Km de distancia al Hogar Infantil se identificaron 4 Fuentes fijas de las cuales 2 utilizan Gas Natural como combustible y las 2 restantes Energía Eléctrica. Figura 30 Cercanía a vía principal e instalaciones H.I Solidaridad por Colombia En la Tabla 8 se referencian cada una de las fuentes identificadas especificando el tipo de combustible que utilizan, el sector industrial al que pertenecen, la dirección y su cercanía al jardín en metros. En el Anexo 5 se ubican en un mapa las industrias y el hogar infantil. 71 Tabla 8 Fuentes fijas cercanas al H.I Solidaridad por Colombia Dirección Distancia al Jardín (m) Metalmecánica Servicios - Restaurante Electricidad CL 33 sur No. 87 A - 29 CL 5 A No. 81 – 75 Sur 790 280 Minería (Concreteras) Otros CL 5 A No. 81 - 02 KR 88 No. 40 - 21 Sur 700 1000 Razón Social Sector Industrial Fundiciones Macias CIA Ltda. Restaurante Abensala Fabricados EU Plásticos JEG Gas Natural Fuente: Inventario SDA, 2006. Teniendo en cuenta estos aspectos, se ubicaron dos equipos Low Vol PM2.5 en el hogar infantil, uno en ambiente externo del jardín (outdoor) y otro en el ambiente interior del jardín (indoor). En la Figura 31 se muestra el lugar donde se ubicaron los equipos. Figura 31 Ubicación de los equipos Low Vol PM2.5 H.I Solidaridad por Colombia (a) Equipo Outdoor (b) Equipo Indoor Para el ambiente Outdoor el equipo se ubicó sobre la plataforma en la que se encuentran los tanques de agua esto a unos 20m de la vía principal, y para el ambiente Indoor se ubico en la sala lúdica del jardín, muy cercano a la cocina. 5.1.2.2 Zona No Expuesta El Hogar Infantil Timiza queda ubicado en Calle 41B No. 74-12 Sur en el barrio Timiza. Este hogar infantil es el punto denominado como No Expuesto, debido a que es un barrio netamente residencial y recreativo pues a escasos 400 m queda el Parque Metropolitano Timiza como lo muestra la Figura 32. Cercanas al jardín se encuentran las siguientes vías: Al norte la avenida Primero de Mayo a 350m, Al noreste la avenida Poporo Quimbaya a 500m, y Al suroeste la avenida Villavicencio a 600m. 72 Figura 32 Ubicación Hogar Infantil Timiza Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. Modificado por las autoras En las fotografías (Figura 33) se puede ver la cercanía del jardín con urbanizaciones residenciales y la composición general de sus instalaciones. Así como en la Zona Expuesta, para esta zona también se determinó un perímetro de 1Km de distancia al Hogar Infantil identificando 7 Industrias, de las cuales 4 utilizan Gas Natural como combustible, 1 utiliza ACPM y 2 utilizan Carbón. En la Tabla 9 se referencian cada una de las fuentes identificadas especificando el tipo de combustible que utilizan, el sector industrial al que pertenecen, la dirección y su cercanía al jardín en metros. En el Anexo 6 se ubican en un mapa las industrias y el hogar infantil. Figura 33 Cercanía a urbanizaciones residenciales e instalaciones H.I Timiza 73 Tabla 9 Fuentes fijas cercanas al Hogar Infantil Timiza Razón Social Sector Industrial Dirección Distancia al Jardín (m) Gas Natural Fundiciones TORCAR Ltda Hostal Princess Lavaseco Lavaexport SJ Mojica Capacho Julio Cesar Metalmecánica Servicios- Hoteles/Moteles Servicios - Lavandería Textiles - Tintorería ACPM KR 72 B No. 38 - 81 sur KR 73D No 38-09 sur KR 74 B No. 40 A – 95 Sur CL 39 A sur No 73 D - 90 980 1000 400 720 Industria de alimentos Marianita Agroalimentario Carbón KR 72 Q Bis No. 37-36 Sur 1200 Procol Jean Grupo CBC - La Brasa Roja Textiles - Tintorería Servicios - Restaurante KR 72 P No. 37 - 44 sur KR 78B No. 38 C – 08 Sur 1000 1000 Fuente: Inventario SDA, 2006. Teniendo en cuenta estos aspectos, se ubicaron dos equipos Low Vol PM2.5 en el hogar infantil, uno en ambiente externo del jardín (outdoor) y otro en el ambiente interior del jardín (indoor). En la Figura 34 se muestra el lugar donde se ubicaron los equipos. Figura 34 Ubicación de los equipos Low Vol PM2.5 H.I Timiza (a) Equipo Outdoor (b) Equipo Indoor Para el ambiente Outdoor el equipo se ubicó en una caseta al lado del patio de juegos externo del hogar, y para el ambiente Indoor se ubicó en el Salón de juegos, cercano a todos los salones del hogar. 5.2 MUESTREO Para el desarrollo de la etapa de muestreo se contó con la colaboración del Hospital del Sur para la localidad Kennedy, y el Hospital de Fontibón para la localidad de Fontibón, quienes destinaron personal competente para la ubicación de los puntos de muestreo y la recolección de las muestras. Se realizó recolección de muestras destinadas para análisis de Iones los días lunes, miércoles y viernes durante tres meses en cada localidad, teniendo así muestras para Fontibón desde el 18 de Febrero hasta el 13 de mayo, y para Kennedy del 14 de Mayo al 14 de Agosto. 74 Durante el muestreo se emplearon equipos OMNI PM2.5 Low-Vol, y filtros de cuarzo de 47 mm de diámetro, siguiendo el Protocolo para la Toma de Muestra de Material Particulado en Muestreador OMNI PM2.5 (Anexo 7), establecidos por el Grupo de Investigación en Aerosoles. En la Figura 35, se muestran los pasos generales que se tuvieron en cuenta para esta etapa. Figura 35 Toma de muestra de Material Particulado en muestreador OMNI (Lov Vol) PM2.5 Para la identificación y trazabilidad de las muestras obtenidas tras el muestreo se empleó el sistema de codificación de muestras que se presenta en la Tabla 10. Tabla 10 Sistema de codificación de los filtros Sistema de Codificación de los filtros Localidad Zona Ambiente Fontibón FO Expuesto E Indoor I Kennedy K No Expuesto NE Outdoor O 75 Fecha DDMM 5.3 LABORATORIO 5.3.1 Análisis con HPLC 5.3.1.1 Extracción de las muestras Una vez acondicionadas las muestras durante 36 horas en el desecador, se puede iniciar el proceso de extracción de las muestras el cual consiste en cortar el ¼ de filtro que se va a analizar por medio del HPLC, pesarlo, introducirlo en un vial de vidrio de 10 ml, introducir el ¼ de filtro en el vial, adicionar 9 ml de agua desionizada e introducir el vial en el ultrasonido durante tres horas a una temperatura inferior a 30°C; luego de este tiempo se dejan enfriar los viales durante 15 minutos, se filtra la muestra por medio de filtros de membrana depositándola en tubos de reacción y finalmente se guardan las muestras a 4°C si estas no van a ser leídas en el momento. Este procedimiento es tomado de la metodología DEQ03- LAB-0029-SOP del “Departamento de Calidad Ambiental del Estado de Oregón”, Cromatografía de iones para Análisis de material particulado atmosférico. La descripción detallada de esta etapa se encuentra en el protocolo de Extracción y Filtrado en el Anexo 8 de este documento. 5.3.1.2 Determinación de las condiciones Cromatográficas Las condiciones cromatográficas se deben establecer teniendo en cuenta el tipo de columna a utilizar, sus características y los análisis que se requieren realizar. Para el análisis requerido por este proyecto se utilizaron dos tipos de columnas, una para análisis de Cationes y otra para el análisis de Aniones. En la Tabla 11 se muestran las condiciones cromatográficas para cada columna. Tabla 11 Condiciones Cromatográficas Condición Columna Cationes Cationes Lycrosil lc CA 2 Eluente 3mM ácido ortofosfórico Flujo Detector Temperatura Presión Fabricante Presión de trabajo Volumen de Inyección 1.0 ml/min Conductividad 30°C 100-2000 psi 100µL ** Aniones PRP-X100 Aniones 4mM ácido p-hidroxibenzoico 2.5% MeOH pH=8.5 * 2.0 ml/min Conductividad Ambiente < 1900 psi, No exceder de 6000 psi 1000-4000 psi 100µL ** * pH para eluente en general. ** Para garantizar este volumen dentro de la columna, en realidad se inyectan 300µl. 5.3.1.3 Preparación de las fases móviles Una vez establecidas las condiciones cromatográficas se puede iniciar la preparación de las fases móviles que se van a encargar de transportar la muestra a través de la columna para su análisis. 76 En la Figura 36 se muestra el proceso para la preparación de las fases móviles, la descripción detallada de este proceso se encuentra en el protocolo de preparación de soluciones HPLC (Anexo 9). Figura 36 Preparación Fases Móviles Fase Móvil Cationes Fase Móvil Aniones Pesar 0.552480 gr de ácido p-Hidroxibenzoico Introducir el ácido pesado a un vaso de precipitado Adicionar agua desionizada Introducir en el ultrasonido Si 50 ml FIN Tomar 34.1 ml de ácido ortofosfórico concentrado. Introducirlo en el frasco para eluente del HPLC. Llevar a 500 ml con agua desionizada en un balón aforado. Filtrar el eluente Tomar 3ml de Solución Llevar a 1L con agua desionizada en un balón aforado. 20 min 60 °C Ajustar pH a 8.5 con NaOH 1N Filtrar el eluente El ácido está solubilizado? Aforar a 1L con agua desionizada No Introducirlo en el frasco para eluente del HPLC. Dejar más tiempo en el Ultrasonido hasta observar solubilidad Agregar el ácido disuelto al balón aforado. Agregar 25 ml de metanol al balón aforado 1L. 5.3.1.4 FIN Calibración del HPLC Para la calibración del equipo se requiere preparar soluciones con concentraciones características de cada uno de los iones objeto de estudio. La preparación de los patrones se realizó utilizando patrones primarios certificados marca Merck. En la Figura 37 se describe de manera general el procedimiento para la preparación de los patrones empleados en la calibración. Este procedimiento se encuentra de manera más detallada en el Anexo 9 Protocolo de Preparación de soluciones HPLC. Figura 37 Preparación de Patrones para Calibración Patrones Identificar las concentraciones a preparar Preparar los patrones Filtrar los patrones Etiquetar los balones aforados Preparar una solución inicial pasando de 1000 mg/L a 100mg/L Introducirlos en tubos de reacción FIN Almacenar en la nevera 4°C Luego de tener preparados los patrones se procede a realizar la calibración, para esto se debe: determinar el método a utilizar (si es para aniones o cationes), preparar la tabla de inyecciones teniendo en cuenta que estas se deben marcar como STD y que por tipo 77 de patrón deben hacerse mínimo 2 inyecciones, realizar las inyecciones, revisar los cromatogramas obtenidos ajustando los parámetros de integración y el tiempo de retención de cada analito, y revisar el reporte de la calibración, los resultados deben arrogar un coeficiente de correlación R2 con mínimo dos nueves luego del cero (0.99). En la Figura 38 se describe de manera general el procedimiento para la calibración del equipo, los pasos detallados para este fin se encuentra descritos en el Anexo 10 Protocolo de Manejo HPLC. Figura 38 Calibración HPLC Calibración HPLC Abrir el método correspondiente (Aniones o Cationes) Ajustar los parámetros de integración Determinar los tiempos de retención Seleccionar las inyecciones y recalcularlas Programar la secuencia de inyecciones de < a > Observar los cromatogramas En la columna Type especificar el No. de STD Método Realizar las inyecciones programadas Min. 2 por STD Calibrar y observar la curva R2 cerca de 0.99 FIN 5.3.1.5 Lectura de Muestras y cálculo de la concentración Luego de calibrar el equipo se prepara una tabla de inyecciones con las muestras que quieren ser leidas, se inyectan blancos y patrones aleatoriamente entre las muestras para garantizar la confiabilidad de los datos obtenidos. Luego de inyectadas las muestras estás deben recalcularse tomando como referencia la calibración previamente realizada, se observa el reporte y se registran los datos de concentraciones y áreas bajo la curva obtenidas. Los cálculos que se muestran a continuación son los realizados para la obtención de datos luego de ser analizadas las muestras por el HPLC. Los iones calculados de esta manera son Amonio, Sulfato, Nitrato, Nitrito y Fluoruro. La masa de ión contenida en el material particulado, se realiza con la siguiente ecuación: (1) Donde: Masa Ión: Masa Ión que contiene la muestra (µg). Concentración Cromatograma: Concentración reportada por el HPLC. Vinyección: Volumen de muestra inyectada al HPLC (0.1ml) 90: Factor de conversión para la dilución (Extracción 9ml de agua). 78 Luego, para determinar la concentración del ión en el ambiente se introducen los datos obtenidos en la siguiente ecuación: (2) Donde: Concentración Ion: Masa Ión Muestra: Masa Ión Blanco: Vstd: Concentración del ión en el ambiente (µg/m3). Contenido del ión en material particulado (µg). Contenido del ión en el filtro blanco (µg). Volumen estándar de muestreo El volumen estándar se obtiene de la corrección del volumen de muestreo, de la siguiente manera: (3) Donde: Vstd: Vmuestreo: Pamb: Tamb: Volumen estándar (m3) Volumen captado por el equipo Low-Vol (m3) Presión ambiente (mmHg) Temperatura Ambiente (ºC) 5.3.1.6 Control de Calidad y Validación Para garantizar que los valores obtenidos tienen un menor % de error se realizaron una serie de controles de calidad tanto en procedimientos de manipulación de muestras y métodos, como en el análisis de las muestras, estos procedimientos se encuentran descritos en el Anexo 11 Protocolo de Calidad y Validación HPLC y en el Anexo 12 Protocolo Limpieza Elementos HPLC y se listan a continuación: Control de Conductividad Control de Presiones Filtración Inyección de Blancos Inyección de agua desionizada Inyección de Fase Móvil (Eluente) Inyección de Solución Patrón como muestra Calibración Adicionalmente se realizó la validación contando con el apoyo técnico del Dr. Sergio Cuervo de la Universidad Nacional de Colombia. La validación se desarrollo para el método por medio del porcentaje de recuperación y para el sistema a través de pruebas determinando la precisión, linealidad y especificidad. Los resultados de estas pruebas se encuentran en el Anexo 13. 79 5.3.2 Análisis con Espectrometría de Absorción Atómica La metodología para el análisis de metales contenidos en material particulado es la IO3.2 “Determinación de metales en material particulado empleando Espectrometría de Absorción Atómica (EAA)” establecida por la EPA. En la Figura 39 se describe en forma general el procedimiento realizado en el laboratorio. Las especificaciones de cada paso a seguir se encuentran en el Anexo 13 Protocolo de extracción y medición de metales en filtros de aire por medio del equipo de absorción atómica (EAA). Figura 39 Análisis por Espectrometría de Absorción Atómica En particular para este proyecto de investigación se establecieron condiciones específicas para la lectura de los metales en el equipo, estas se describen en la Tabla 12 y la Figura 40 muestra los tipos de llamas utilizadas en el análisis por absorción atómica. 80 Tabla 12 Condiciones para lectura de muestras Caudal de Gases (L/min) Analito Interferencias Calcio Magnesio Acetileno 7,8 0,1% KCl Óxido Nitroso 6 3 - Aire Color de llama 10 Azul Patrones (mg/L) Longitud de Onda (nm) 1 2 3 4 5 422,7 1,5 2,5 3,5 4,5 5 HCl 1% 202,6 0,19 1,9 3,7 7 9 Agua Desionizada Disolvente Figura 40 Tipos de llama a) Oxido Nitroso – Acetileno b) Aire - Acetileno Fuente: Grupo Aerosoles 5.3.2.1 Cálculos Para los iones determinados por medio del equipo de absorción atómica, los cuales son Calcio y Magnesio, inicialmente se estableció la masa del ión específico en la fracción de filtro sujeta a extracción: (4) Masa Ión Fracción: Lectura A.T.: 0.05: 1000: Masa del ión en ¾ de filtro (µg). Lectura obtenida del equipo de absorción atómica. Volumen en balón aforado (50ml) Factor de conversión. El siguiente paso es determinar la masa del ión contenida en la totalidad del filtro: 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐼𝑜𝑛 𝐹𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 = 100% ∗ 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐼𝑜𝑛 𝐹𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 75% (5) Donde: Masa Ión Filtro: 100%: 75%: Masa del ión en la totalidad del filtro (µg). % de masa del ión correspondiente a la totalidad del filtro. % de masa del ión correspondientes a la fracción de filtro. 81 Por último se determina la concentración del ión en el ambiente: (6) Donde: Concentración Ión: Concentración del Ión en el ambiente (µg/m3). Vstd: Valor determinado luego de la corrección del volumen según ecuación (m3) 5.3.2.2 Control de Calidad Los controles de calidad comprenden todas aquellas precauciones que se deben tener en cuenta a la hora de manipular el material y las muestras, así como la preparación de todas las superficies (de materiales) que entrarán en contacto tanto con los elementos de muestreo, como lo son los empleados en laboratorio; todo esto buscando garantizar la veracidad de los datos a obtener. En el Anexo 13 se describen los controles realizados y sus resultados. 5.4 ANÁLISIS DE DATOS Luego de tener un consolidado de los datos obtenidos en laboratorio y haber efectuado los correspondientes cálculos, por medio del programa estadístico SPSS, se realizaron diagramas de cajas y bigotes para determinar los valores extremos (outliers) que se hubieran registrado, esto con el fin de descartarlos y poder realizar el análisis de estadística descriptiva con los datos que menor desviación generarán obteniendo así mejor información acerca del comportamiento de los datos. Con los datos ya filtrados, se procedió a realizar el análisis de estadística descriptiva en el que se determinó la media, la mediana, la moda, la desviación típica, la varianza, el rango, los valores máximos y mínimos, los percentiles y el histograma de frecuencias, esta información permite definir cuál es el analito predominante, las concentraciones con mayor frecuencia de cada analito y la tendencia de sus concentraciones. Posteriormente por medio de la línea de tendencia marcada en los histogramas de frecuencia se definió que analitos tiene una tendencia hacia la normalidad y cuáles no son normales, a partir de este análisis se definió el tipo de correlación a usar, Pearson para datos con tendencias normales y Spearman para datos con tendencias no normales, con los resultados de estas correlaciones se estableció el grado de asociación entre las variables analizadas. En esta investigación las correlaciones se establecieron para determinar: Asociaciones entre ambiente indoor y outdoor en la Zona Expuesta y No Expuesta de cada localidad. Asociación entre analitos de cada ambiente. Asociación entre parámetros meteorológicos y ambiente outdoor de cada zona. 82 5.5 ASOCIACIÓN CON POTENCIALES FUENTES DE EMISIÓN La EPA ha desarrollado tres modelos receptores los cuales son Chemical Mass Balance (CMB) Model, Positive Matrix Factorization (PMF) y UNMIX. Teniendo en cuenta que para cada uno de las zonas se contó con 60 datos aproximadamente y que los modelos CMB y PMF requieren mínimo 100 datos, e información adicional cómo perfiles de fuentes emisoras, meteorología e incertidumbre de los datos, el modelo receptor EPA UNMIX 6.0 es el que se ajusta a la disponibilidad de datos y condiciones de este proyecto. Este modelo tiene los siguientes requerimientos para el ingreso de datos58: El ingreso de los datos debe estar en un formato tabulado. Cada columna representa una especie y cada fila es una muestra o una observación. Disponer de una medida de la masa total en la base de datos (material particulado) Analizar los datos de un sitio a la vez. Cuanto más datos se ingresen mejor, tanto en términos de especies y observaciones. Basándose en estudios realizados, el límite inferior en el número de observaciones es de 50 a 100. La estimación de fuentes realizada para este análisis tiene como características: La cercanía de las fuentes fijas a los puntos de muestreo, teniendo en cuenta el tipo de proceso realizado por la industria, el combustible empleado y los elementos químicos contenidos en las emisiones. La circulación de vehículos por las vías que se encuentren cercanas a los Jardines Infantiles objeto de estudio, con el fin de asociar especies encontradas a procesos de combustión producida por fuentes móviles. Cercanía a zonas que pueden aportar elementos relacionados con material geológico. 58 CAPITA.WUST.EDU. Center For Air Pollution Impactand Trend Analysis. EEUU. Disponible http://capita.wustl.edu/PMFine/Workbook/PMTopics_PPT/WB_SourceAttr/Version2/tsld028.htm 83 en Internet: 6. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS Los cromatogramas para muestras pertenecientes a un día de muestreo se encuentran en el Anexo 14, y en el Anexo 15 se encuentran los resultados de los controles de calidad y validación llevados a cabo durante la etapa de laboratorio. Los resultados calculados para cada ión a partir de las formulas mencionadas en la metodología, se encuentran en el Anexo 16, para cada ambiente, zona y localidad de estudio. El reporte de la corrida del modelo Receptor EPA Unmix 6.0, utilizado para la asociación a fuentes se encuentra en el Anexo 17. 6.1 ANÁLISIS ESTADÍSTICO 6.1.1 Fontibón El análisis estadistico de los datos muestra (Tabla 13) que el ión de una mayor varianza es el calcio, debido a que sus concentraciones oscilan entre el límite mínimo de detección y 88 µg/m3 con poca variación entre las dos zonas, seguido del magnesio con rangos de variación de 16 µg/m3 para la zona expuesta y de 13 µg/m3 para la zona no expuesta y, del amonio con rangos de variación de 6 µg/m y 4 µg/m3 respectivamente para cada zona. Tabla 13 Estadísticos Fontibón Zona Expuesta Media Mediana Moda Desv. típ. Varianza Mínimo Máximo Percentiles 25 50 75 Zona No Expuesta PM2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio PM2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio Ind 69,404 0,218 1,088 1,391 1,588 39,387 5,495 56,664 0,161 1,483 1,100 1,263 36,043 5,039 Out 64,912 0,291 0,774 1,177 1,365 42,351 5,093 56,843 0,201 1,380 1,147 1,437 42,104 4,675 Ind 65,611 0,000 0,940 1,353 1,392 35,506 5,689 54,957 0,000 1,070 0,000 0,000 30,627 4,858 Out 61,532 0,000 0,000 0,000 0,000 41,268 4,642 53,848 0,000 0,174 1,176 1,227 40,306 4,639 Ind 2,283 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 15,389681a 0,000 0,000 0,000 0,000 ,000000a 0,000 Out 14,93740a 0,000 0,000 0,000 0,000 3,31853a 0,000 1,233439a 0,000 0,000 0,000 0,000 15,647467a 0,000 Ind 59,414 0,628 1,300 1,307 1,576 22,544 4,263 29,437 0,539 2,080 1,397 1,687 19,921 3,683 Out 34,395 0,630 1,151 1,445 1,744 22,535 4,094 40,675 0,651 1,780 1,184 1,571 18,707 3,431 Ind 3530,047 0,395 1,689 1,709 2,484 508,254 18,174 866,560 0,290 4,326 1,951 2,845 396,864 13,564 Out 1182,998 0,397 1,325 2,088 3,041 507,847 16,762 1654,419 0,424 3,168 1,401 2,469 349,950 11,772 Ind 2,283 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 15,390 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 Out 14,937 0,000 0,000 0,000 0,000 3,319 0,000 1,233 0,000 0,000 0,000 0,000 15,647 0,000 Ind 371,107 2,483 5,032 5,114 6,373 88,379 15,991 153,192 2,311 8,567 5,377 6,722 83,410 12,826 Out 158,519 2,233 4,460 4,773 5,922 94,776 13,250 226,076 2,506 5,460 3,609 5,680 86,843 11,424 Ind 42,605 0,000 0,000 0,000 0,000 24,705 2,124 34,474 0,000 0,000 0,000 0,000 23,928 2,505 Out 39,908 0,000 0,000 0,000 0,000 27,588 1,171 27,779 0,000 0,000 0,000 0,000 26,738 1,203 Ind 65,611 0,000 0,940 1,353 1,392 35,506 5,689 54,957 0,000 1,070 0,000 0,000 30,627 4,858 Out 61,532 0,000 0,000 0,000 0,000 41,268 4,642 53,848 0,000 0,174 1,176 1,227 40,306 4,639 Ind 78,106 0,000 1,403 2,011 2,263 55,203 7,900 74,930 0,000 2,268 1,798 1,982 48,688 7,635 Out 89,190 0,000 1,572 2,317 2,669 53,763 8,828 71,748 0,000 2,758 2,239 2,833 55,889 7,806 a. Existen varias modas. Se mostrará el menor de los valores La media nos indica que el ión que presentó las mayores concentraciones fue el calcio con 39 µg/m3 indoor y 42 µg/m3 outdoor en la zona expuesta y con 36 µg/m3 indoor y 42 µg/m3 outdoor en la zona no expuesta, seguido del magnesio, el amonio, el sulfato, el nitrato y el fluoruro respectivamente. 84 Los histogramas de frecuencia (Anexo 18) muestran una distribución asimétrica para los iones fluoruro, nitrato, sulfato, amonio, calcio y magnesio. Con respecto a los aniones, el comportamiento de la frecuencia de las concentraciones es para fluoruro predominantemente inferior al límite mínimo de detección, para nitrato se encuentra preferencia por concentraciones cercanas a 1,5 µg/m3, y para sulfato sus valores son principalmente cercanos a 1,8 µg/m3. Este comportamiento es constante para las dos zonas y sus diferentes ambientes exceptuando el ambiente outdoor de la zona no expuesta en donde los valores tienden a ser inferiores al LMD. En el caso de los cationes, el comportamiento de la frecuencia de las concentraciones es para amonio predominantemente inferior a 2 µg/m3 en la zona expuesta y de 1,7 µg/m3 en la zona no expuesta tendiendo hacia el LMD en el ambiente Outdoor; para calcio se encuentra preferencia por las concentraciones cercanas a 35 µg/m3 sin embargo para el ambiente outdoor predominan las concentraciones entre 2 µg/m3 y 3 µg/m3; y para magnesio sus valores son principalmente cercanos a 1,6 µg/m3 y 6,6 µg/m3 en la zona expuesta y de 5 µg/m3, 6 µg/m3 y 8 µg/m3 en la zona no expuesta. 6.1.2 Kennedy El análisis estadistico de los datos muestra (Tabla 14) que el ión que presenta mayor varianza es calcio debido a que sus concentraciones oscilan entre 40 µg/m3 y 95 µg/m3 para la zona expuesta y entre 47 µg/m3 y 77 µg/m3 para la zona no expuesta, seguido del magnesio y el sulfato con rangos de variación de 14,5 µg/m3 y 4,2 µg/m3 respectivamente para las dos zonas. Tabla 14 Estadísticos Kennedy Zona Expuesta Media Mediana Moda Desv. típ. Varianza Mínimo Máximo Percentiles 25 50 75 Zona No Expuesta PM2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio PM2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio Ind 49,196 0,022 0,387 0,915 0,789 59,226 7,031 40,542 0,021 0,199 0,392 0,399 50,758 6,844 Out 61,1584 0,0450 0,5520 0,8098 0,8297 74,7124 7,1967 36,317 0,000 0,353 0,699 0,775 67,236 8,290 Ind 50,647 0,000 0,000 1,000 0,915 51,154 6,462 43,746 0,000 0,000 0,000 0,000 47,972 6,225 Out 64,6905 0,0000 0,0000 1,0650 0,5053 74,5097 6,5167 32,947 0,000 0,000 0,000 0,000 63,746 7,113 Ind 14,1608a 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 61,7144a 1,8753a 1,2984a 0,000 0,000 0,000 0,000 46,9366a ,2995a Out 14,1608a 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 61,7144a 1,8753a 14,59534a 0,000 0,000 0,000 0,000 60,23645a ,00000a Ind 21,7256 0,2061 0,6943 0,8333 0,9220 14,4888 3,8311 18,961 0,115 0,379 0,638 0,670 5,746 3,908 Out 21,7256 0,2061 0,6943 0,8333 0,9220 14,4888 3,8311 15,472 0,000 0,651 1,088 1,278 9,252 5,171 Ind 260,321 0,015 0,470 1,250 1,082 319,971 15,924 359,526 0,013 0,144 0,408 0,449 33,018 15,271 Out 472,0025 0,0425 0,4820 0,6944 0,8501 209,9256 14,6773 239,385 0,000 0,424 1,183 1,632 85,596 26,742 Ind 0,763 0,000 0,000 0,000 0,000 40,401 0,000 1,298 0,000 0,000 0,000 0,000 46,937 0,299 Out 14,1608 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 61,7144 1,8753 14,595 0,000 0,000 0,000 0,000 60,236 0,000 Ind 83,833 0,696 2,447 4,536 4,228 95,672 14,599 83,612 0,632 1,156 2,117 2,404 57,366 14,565 Out 121,0826 0,9442 1,7250 2,4576 2,8551 88,1157 13,8180 71,145 0,000 1,981 3,576 4,336 77,725 21,002 Ind 42,062 0,000 0,000 0,000 0,000 47,060 4,117 23,738 0,000 0,000 0,000 0,000 46,937 3,204 Out 48,3850 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 61,9494 3,2459 24,704 0,000 0,000 0,000 0,000 60,236 4,568 Ind 50,647 0,000 0,000 1,000 0,915 51,154 6,462 43,746 0,000 0,000 0,000 0,000 47,972 6,225 Out 64,6905 0,0000 0,0000 1,0650 0,5053 74,5097 6,5167 32,947 0,000 0,000 0,000 0,000 63,746 7,113 Ind 56,588 0,000 0,875 1,211 1,158 72,354 10,308 51,387 0,000 0,179 1,039 0,976 57,366 9,611 Out 70,5059 0,0000 1,3084 1,5377 1,6604 87,6780 10,8896 44,847 0,000 0,590 1,241 1,244 77,725 11,550 a. Existen varias modas. Se mostrará el menor de los valores La media nos indica que el ión que presentó las mayores concentraciones fue el calcio con 59 µg/m3 indoor y 74 µg/m3 outdoor para la zona expuesta y con 50 µg/m3 y 67µg/m3 en la zona no expuesta; seguido del magnesio con 7.03 µg/m3 y 7.19 µg/m3, sulfato, 85 amonio, nitrato y fluoruro para la zona expuesta; y seguido del magnesio, el amonio, el sulfato, el nitrato y el fluoruro para la zona no expuesta. Los histogramas de frecuencia (Anexo 19) muestran para la zona expuesta una distribución asimétrica hacia la izquierda para los iones amonio, sulfato y nitrato, mientras que para calcio y magnesio la curva una asimetría hacia la izquierda; y para la zona no expuesta muestran una distribución asimétrica para todos los iones. Para los aniones el comportamiento de la frecuencia de las concentraciones en las dos zonas es para el fluoruro inferior al LMD, para el nitrato se encuentra preferencia por concentraciones cercanas al LMD con presencia de concentraciones esporádicas sin ningún tipo de tendencia, y para el sulfato sus valores son principalmente cercanos a 1,25 µg/m3. Con respecto a los cationes el comportamiento de la frecuencia de las concentraciones es para el amonio predominantemente inferior al LMD con una segunda tendencia cercana a 1,75 µg/m3 en la zona expuesta y a 1 µg/m3 en la zona no expuesta; para el calcio no se puede definir una tendencia por la poca representatividad de los datos, sin embargo para el ambiente indoor de la zona expuesta se encuentra preferencia por las concentraciones cercanas a 47 µg/m3; y para el magnesio sus valores son principalmente cercanos a 3 µg/m3 y 6 µg/m3 en las dos zonas. 6.2 INCIDENCIA AMBIENTE OUTDOOR EN EL AMBIENTE INDOOR Para poder determinar de qué manera las concentraciones encontradas en el ambiente interior (indoor) son afectadas por las concentraciones en el ambiente exterior (outdoor), se efectuaron en primera instancia gráficas comparativas de las concentraciones registradas durante el tiempo de muestreo en las localidades. Posteriormente se realizaron las correspondientes correlaciones de Pearson y Spearman y las gráficas de dispersión para cada una de las relaciones determinadas. Es importante resaltar que las correlaciones no proporcionan una medida de causalidad entre las variables, solamente muestran el grado de relación entre las mismas. 6.2.1 Fontibón En la Figura 41 y la Figura 42 se puede observar que tanto para la zona expuesta como para la no expuesta, el comportamiento de los iones no presenta ningún tipo de tendencia, y que no existe una relación entre las concentraciones de iones encontradas en el ambiente exterior con las encontradas en el ambiente interior. 86 Figura 41 Gráficas Comparativas Ambiente Indoor- Outdoor Zona Expuesta Nitrato Sulfato Amonio Magnesio Para los iones nitrato, sulfato y amonio, las concentraciones del ambiente indoor superan las concentraciones del ambiente outdoor por lo menos en 10 de las mediciones realizadas, y el magnesio en más de 15 mediciones siendo el ión que mayor variabilidad presenta. Este comportamiento hace evidente la poca relación existente entre los ambientes. Figura 42 Gráficas Comparativas Ambiente Indoor- Outdoor Zona No Expuesta Nitrato Sulfato Amonio Magnesio La presencia de mayores concentraciones de iones en el ambiente indoor encontradas para la mayoría de las mediciones para las dos zonas y todos los iones, pueden estar asociadas a la acumulación de gases precursores por falta de ventilación, a la 87 resuspensión de polvo y material geológico generado por el movimiento de personas que se encuentran dentro de la instalación, a las prácticas de aseo y a las posibles fuentes de emisión internas que no se determinaron dentro de este estudio. Aunque el comportamiento de los iones hace evidente la poca relación entre ambientes, se realizaron correlaciones de Pearson y Spearman entre los iones outdoor-indoor (o-i) para las zonas de la localidad de Fontibón (Tabla 15 y Tabla 16). En el Anexo 22 y Anexo 23 se encuentran los respectivos diagramas de dispersión para cada una de las correlaciones determinadas. Tabla 15 Correlaciones Zona Expuesta Fontibón Ambiente Indoor PM2,5 (I) Fluoruro (I) Nitrato (I) Sulfato (I) Amonio (I) Calcio (I) Magnesio (I) Ambiente Outdoor PM 2,5(O) Fluoruro (O) Nitrato (O) Sulfato (O) Amonio (O) Calcio (O) Magnesio (O) Vel. Viento Temp. Prec. -0,419* 0,340* Pearson 0,218 0,121 0,114 0,061 0,049 -0,091 -0,104 -0,214 Sig. (bilateral) 0,216 0,494 0,528 0,736 0,785 0,665 0,557 0,224 0,014 Spearman 0.705** 0,175 0,097 -0,025 -0,025 -0,118 -0,077 -0,212 -0,214 0,043 0,049 Sig. (bilateral) 0,000 0,323 0,590 0,891 0,891 0,573 0,664 0,228 0,224 Pearson 0,447** 0,698** 0,218 -0,072 -0,090 0,330 -0,093 0,134 -0,005 -0,215 0,809 Sig. (bilateral) 0,008 0,000 0,223 0,690 0,617 0,107 0,602 0,451 0,977 Spearman 0.426* 0.538** 0,147 -0,081 -0,081 0,289 -0,173 0,162 -0,023 -0,267 0,223 Sig. (bilateral) 0,012 0,001 0,413 0,656 0,656 0,161 0,327 0,359 0,899 Pearson -0,178 -0,019 -0,199 -0,016 -0,024 -0,175 0,013 -0,165 -0,080 -0,140 0,127 Sig. (bilateral) 0,329 0,919 0,276 0,931 0,898 0,402 0,945 0,366 0,663 Spearman -0,165 -0,155 -0,165 0,093 0,093 -0,157 0,069 -0,188 -0,230 -0,181 Sig. (bilateral) 0,366 0,398 0,367 0,613 0,613 0,454 0,709 0,302 Pearson -0,260 -0,260 0,024 0,712** 0,724** -0,282 -0,133 0,041 Sig. (bilateral) 0,144 0,144 0,893 0,000 0,000 0,173 0,461 0,820 Spearman -0,101 -0,265 -0,047 0.604** 0.604** -0.397* -0,082 0,041 Sig. (bilateral) 0,578 0,136 0,795 0,000 0,000 0,050 0,651 0,821 Pearson -0,260 -0,263 0,014 0,720** 0,734** -0,264 -0,133 0,030 0,205 0,444 0,321 -0,499** 0,134 0,003 0,458 -0.435* 0,127 0,011 0,482 -0,501** 0,130 Sig. (bilateral) 0,145 0,138 0,940 0,000 0,000 0,202 0,460 0,869 Spearman -0,101 -0,265 -0,047 0.604** 0.604** -0.397* -0,082 0,041 0,003 0,472 Sig. (bilateral) 0,578 0,136 0,795 0,000 0,000 0,050 0,651 0,821 0,011 Pearson 0,446* 0,165 0,330 0,083 0,074 0,466* -0,134 -0,094 -0,059 0,015 Sig. (bilateral) 0,029 0,441 0,115 0,699 0,732 0,022 0,532 0,662 0,785 Spearman 0,372 -0,043 0,342 0,068 0,068 0,393 -0,132 -0,034 -0,020 -0,028 Sig. (bilateral) 0,074 0,840 0,102 0,753 0,753 0,057 0,539 0,876 0,927 0,895 Pearson 0,461** 0,271 -0,084 -,453** -,455** 0,220 0,025 -0,100 0,063 0,095 Sig. (bilateral) 0,006 0,121 0,642 0,008 0,008 0,291 0,887 0,572 0,722 0,594 Spearman 0.432* 0,128 -0,120 -0.518** -0.518** 0,206 0,021 -0,113 0,084 0,062 Sig. (bilateral) 0,011 0,470 0,506 0,002 0,002 0,323 0,907 0,526 0,638 0,729 -0.435* 0,127 0,482 0,946 * La correlación es significante al nivel de 0,05 (bilateral) ** La correlación es significante al nivel de 0,01 (bilateral) Para ambos ambientes existen correlaciones entre PM2,5 (o-i), Sulfato(o-i), Amonio(o-i) y entre Amonio(o) y Sulfato(i). Especificamente para la Zona Expuesta existen otras relaciones importantes entre PM2,5(o) y Magnesio (i), PM2,5(o) y Calcio (i) y entre Calcio(o) y Sulfato(i). En cuanto a parámetros externos en ambas zonas la temperatura presenta correlación con Sulfato (i) y con Amonio (i), mientras que la velocidad del viento está correlacionado con el Nitrato (i) para la Zona No Expuesta. El coeficiente de correlación para ambas zonas es de carácter moderado variando entre 0,4<r<0,6, en la mayoria de los casos, mostrando que existen otros factores que influyen en la relación entre analitos. De igual manera se presentan coeficientes de correlación de carácter alto variando entre 0.6<r<0.8 como el encontrado entre amonio y sulfato. 88 Tabla 16 Correlaciones Zona No Expuesta Fontibón Ambiente Indoor Pearson PM2,5 (I) Fluoruro (I) Nitrato (I) Sulfato (I) Amonio (I) Calcio (I) Magnesio (I) Sig. (bilateral) Spearman Ambiente Outdoor PM 2,5(O) Fluoruro (O) Nitrato (O) Sulfato (O) Amonio (O) Calcio (O) Magnesio (O) 0,668 0,01 -0,27 -0,07 -0,02 0,492* 0,05 -0,17 0,21 0,00 0,94 0,14 0,71 0,92 0,01 0,80 0,33 0,24 0,30 0.574** 0,02 -0,28 0,03 0,15 0.452* 0,05 -0,13 0,13 -0,23 ** Vel. Viento Temp. Prec. -0,19 Sig. (bilateral) 0,00 0,90 0,12 0,87 0,42 0,02 0,77 0,46 0,47 0,20 Pearson 0,31 0,710** -0,22 -0,20 -0,21 0,37 0,22 0,04 -0,05 -0,16 Sig. (bilateral) 0,08 0,00 0,23 0,29 0,25 0,07 0,21 0,82 0,78 0,38 Spearman 0,22 0.655** -0,19 -0,20 -0,23 0,24 0,19 -0,03 -0,06 -0,17 Sig. (bilateral) 0,22 0,00 0,31 0,27 0,20 0,26 0,27 0,85 0,74 0,34 Pearson 0,05 -0,23 -0,02 0,10 0,21 -0,20 0,04 0,388* -0,11 0,06 Sig. (bilateral) 0,79 0,21 0,93 0,59 0,25 0,33 0,81 0,02 0,54 0,73 Spearman 0,14 -0,31 0,07 0,11 0,23 -0,22 0,14 0,21 -0,05 0,16 Sig. (bilateral) 0,44 0,08 0,71 0,56 0,20 0,28 0,42 0,24 0,78 0,35 Pearson 0,02 -0,02 0,13 0,514** 0,769** -0,22 -0,31 0,19 -0,376* 0,09 Sig. (bilateral) 0,93 0,93 0,46 0,00 0,00 0,29 0,08 0,28 0,03 0,63 Spearman 0,11 0,01 0,23 0.454* 0.733** -0,25 -0,25 0,25 -0.348* 0,11 Sig. (bilateral) 0,56 0,95 0,20 0,01 0,00 0,22 0,16 0,15 0,05 0,53 Pearson 0,03 -0,03 0,10 0,514** 0,771** -0,23 -0,33 0,18 -0,383* 0,09 Sig. (bilateral) 0,88 0,85 0,58 0,00 0,00 0,26 0,06 0,31 0,03 0,63 Spearman 0,11 0,01 0,23 0.454* 0.733** -0,25 -0,25 0,25 -0.348* 0,11 Sig. (bilateral) 0,56 0,95 0,20 0,01 0,00 0,22 0,16 0,15 0,05 0,53 Pearson -0,20 0,29 0,09 -0,33 -0,29 0,19 0,25 -0,11 0,06 0,14 Sig. (bilateral) 0,35 0,16 0,67 0,11 0,16 0,35 0,22 0,59 0,78 0,51 Spearman -0,16 0,18 0,06 -0,39 -0,33 0,28 0,26 -0,07 -0,05 0,04 Sig. (bilateral) 0,44 0,40 0,77 0,05 0,11 0,18 0,22 0,72 0,80 0,85 Pearson -0,09 0,12 0,07 -0,18 -0,27 0,06 0,27 0,03 -0,21 0,03 Sig. (bilateral) 0,64 0,49 0,72 0,33 0,14 0,76 0,13 0,87 0,23 0,85 Spearman -0,32 0,10 0,00 -0,20 -0,28 0,15 0,25 0,06 -0,22 0,13 Sig. (bilateral) 0,07 0,58 1,00 0,28 0,13 0,48 0,15 0,73 0,20 0,45 *. La correlación es significante al nivel 0,05 (bilateral). **. La correlación es significativa al nivel 0,01 (bilateral). La relación existente entre amonio (o) - sulfato (i) permite afirmar que los niveles outdoor de amonio influyen en el proceso de reacción para la formación de sulfato de amonio, siendo está sal el compuesto encontrado más frecuentemente en el ambiente debido a los procesos de reacción en la atmosfera. Para la Zona Expuesta el calcio (i) y el magnesio (i) están correlacionados con el PM2.5 (o), con coeficientes de correlación de 0.44 y 0.46 respectivamente, indicando una correlación moderada entre estos analitos. La temperatura es otro factor importante para la formación de contaminantes secundarios, a medida que la temperatura disminuye la formación de los iones aumenta, este comportamiento se ve reflejado en el coeficiente de correlación entre la temperatura y amonio y entre temperatura y sulfato ya que dicho factor de correlación es negativo. Para la Zona No Expuesta el nitrato del ambiente interior se ve influenciado por la velocidad del viento, permitiendo inferir que éste es arrastrado hacia el interior por las corrientes de viento presentes, propiciando su acumulación. Por otra parte, el calcio (o) esta correlacionado con el PM2.5 (i), lo que permite establecer que parte del material geológico presente en el exterior ingrese en el ambiente interior y aporte a la formación del material particulado. De igual manera, se realizaron las pruebas para cada uno de los ambientes individualmente buscando establecer correlaciones entre analitos. En la Tabla 17 y Tabla 89 18, se encuentran los coeficientes de Pearson y la correlación de Spearman y en el Anexo 22 y Anexo 23 se encuentran cada uno de los diagramas de dispersión para el ambiente Outdoor. Para el ambiente Outdoor de ambas zonas de la localidad se presentan nuevamente las correlaciones entre amonio y sulfato, corroborando la presencia de estos iones como la sal sulfato de amonio. La formación de sulfato de amonio en el exterior se asocia a la presencia de acido sulfúrico, debido a la reacción entre los óxidos de azufre emitidos por fuentes fijas y móviles, con los radicales OH- presentes en la atmósfera. Una vez formado el ácido sulfúrico y en presencia de amoniaco se neutraliza formando la sal sulfato de amonio, por lo cual se hace necesario el muestreo de lluvia ácida. Tabla 17 Correlaciones Ambiente Outdoor Zona Expuesta PM 2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Pearson PM 2,5 Sig. (bilateral) Spearman Sig. (bilateral) Pearson Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio 1,00 1,000 0,429* * Calcio Magnesio Vel. Viento Temp. Prec. 0,06 -0,34 -0,34 0,11 -0,12 -0,21 0,16 0,11 0,01 0,73 0,05 0,05 0,59 0,49 0,23 0,36 0,53 0,237 0,021 -0,286 -0,286 0,053 -0,084 -0,261 0,028 -0,028 0,177 0,908 0,106 0,106 0,801 0,636 0,135 0,877 0,874 0,14 -0,10 -0,13 0,20 0,05 0,25 0,06 -0,21 0,45 0,56 0,47 0,34 0,78 0,15 0,74 0,23 0,065 -0,093 -0,093 0,093 0,064 0.378* 0,033 -0,152 0,718 0,606 0,606 0,657 0,721 0,028 0,852 0,390 0,13 0,11 0,482* 0,21 0,34 0,05 -0,19 0,46 0,53 0,01 0,23 0,05 0,76 0,28 0,162 0,162 0,379 0,144 0,306 0,369 0,062 0,424 0,083 0,998** -0,05 -0,13 0,23 0,429 1,00 Sig. (bilateral) 0,01 Spearman 0,237 Sig. (bilateral) 0,177 Pearson 0,06 0,14 Sig. (bilateral) 0,73 0,45 Spearman 0,021 0,065 Sig. (bilateral) 0,908 0,718 Pearson -0,34 -0,10 0,13 Sig. (bilateral) 0,05 0,56 0,46 Spearman -0,286 -0,093 0,162 Sig. (bilateral) 0,106 0,606 0,369 1,000 1,00 1,000 0,369 1,00 0,00 1,000 Pearson -0,34 -0,13 0,11 0,998 Sig. (bilateral) 0,05 0,47 0,53 0,00 Spearman -0,286 -0,093 0,162 Sig. (bilateral) 0,106 0,606 0,369 ** 1.000 ** ** 1,00 0,83 0,48 0,20 -0,147 -0,105 0,211 0,484 0,560 0,238 -0,05 -0,14 0,21 0,484 0,560 0,238 0,003 0,400 -0,01 -0,11 0,22 -0,23 0,96 0,60 0,29 0,27 -0,014 -0,132 0,156 -0,187 0,949 0,530 0,456 0,371 0,18 0,05 -0,26 0,31 0,77 0,13 0,01 0,83 0,80 0,053 0,093 0,379 -0,147 -0,147 Sig. (bilateral) 0,801 0,657 0,062 0,484 0,484 Pearson -0,12 0,05 0,21 -0,13 -0,14 -0,01 Sig. (bilateral) 0,49 0,78 0,23 0,48 0,45 0,96 Spearman -0,084 0,064 0,144 -0,105 -0,105 -0,014 Sig. (bilateral) 0,636 0,721 0,424 0,560 0,560 0,949 Spearman * La correlación es significante al nivel de 0,05 (bilateral) ** La correlación es significante al nivel de 0,01 (bilateral) 90 0,400 0,25 0,34 0,59 0,003 -0,531** 0,09 0,211 -0,05 Sig. (bilateral) 0,64 0,45 -0,05 0,20 0,00 -0.494** 0,152 -0,105 0,482 0,11 0,268 0,80 1.000 * 0,881 -0,534** 0,08 -0,147 1,000 Pearson -0,027 -0,198 1,00 1,000 1,00 1,000 0,00 0,60 -0.494** 0,152 -0,036 0,012 -0.363* 0,838 0,947 0,035 Tabla 18 Correlación Ambiente Outdoor Zona No Expuesta PM 2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Pearson PM 2,5 Sig. (bilateral) Spearman Sig. (bilateral) Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio 1,000 1,00 Pearson -0,107 Sig. (bilateral) Spearman 0,552 Sig. (bilateral) 0,59 -0,10 Calcio Magnesio Vel. Viento Temp. Prec. -0,107 -0,146 -0,047 0,005 0,105 -0,006 -0,048 -0,093 -0,006 0,552 0,426 0,802 0,978 0,619 0,974 0,792 0,606 0,972 -0,10 -0,21 0,02 0,21 0,05 -0,02 0,02 -0,04 0,03 0,59 0,25 0,91 0,24 0,80 0,92 0,92 0,82 0,87 -0,058 -0,121 -0,129 0,367 0,287 0,137 -0,108 -0,214 0,753 0,518 0,482 0,072 0,106 0,448 0,552 0,233 -0,07 -0,12 -0,12 0,27 0,26 0,17 -0,23 -0,34 0,71 0,53 0,53 0,19 0,14 0,35 0,21 0,05 0,292 0,215 -0,390 0,030 -0,129 0,111 0,238 0,054 0,871 0,483 0,026 0,003 0,26 0,23 -0,37 0,00 -0,19 -0.370* 0,21 0,15 0,20 0,07 0,99 0,31 0,04 0,25 0,542** -0,235 -0,367* -0,089 -0,281 0,047 1,000 1,00 Pearson -0,146 -0,058 Sig. (bilateral) Spearman 0,426 0,753 -0,21 -0,07 Sig. (bilateral) 0,25 0,71 Pearson -0,047 -0,121 0,292 Sig. (bilateral) Spearman 0,802 0,518 0,111 0,02 -0,12 0,26 Sig. (bilateral) 0,91 0,53 0,15 Pearson 0,005 -0,129 0,215 Sig. (bilateral) Spearman 0,978 0,482 0,238 0,002 0,21 -0,12 0,23 0.526** Sig. (bilateral) 0,24 0,53 0,20 0,00 Pearson 0,105 0,367 -0,390 -0,235 -0,281 Sig. (bilateral) Spearman 0,619 0,072 0,054 0,258 0,174 0,05 0,27 -0,37 -0,24 -0,24 Sig. (bilateral) 0,80 0,19 0,07 0,26 0,24 Pearson -0,006 0,287 0,030 -0,367* -0,319 0,378 Sig. (bilateral) Spearman 0,974 0,106 0,871 0,043 0,075 0,063 -0,02 0,26 0,00 -0.381 -0,27 0,35 Sig. (bilateral) 0,92 0,14 0,99 0,03 0,14 0,09 1,000 1,00 1,000 1,00 0,542** * -0,392* 0,507** 0,002 0,258 0,043 0,633 0,126 0,800 0.526** -0,24 -0.381* -0,11 -0,28 0,10 0,00 0,26 0,03 0,56 0,13 0,59 -0,281 -0,319 0,243 -0,252 0,114 0,174 0,075 0,181 0,165 0,534 -0,24 -0,27 0,29 -0,23 0,09 0,24 0,14 0,11 0,21 0,61 0,378 0,121 0,392 -0,376 0,063 0,565 0,052 0,064 0,35 0,05 0,29 -0.439* 0,03 1,000 1,00 1,000 1,00 0,09 1,000 1,00 0,80 0,15 0,134 0,181 -0,142 0,451 0,307 0,423 0,07 0,20 -0,23 0,69 0,25 0,19 *. La correlación es significante al nivel 0,05 (bilateral). **. La correlación es significativa al nivel 0,01 (bilateral). Comparando con la relación establecida para estos mismos iones en el ambiente indoor en las dos zonas (Tabla 19), el coeficiente de correlación no difiere significativamente en magnitud, encontrándose entre 0,9<r<1 siendo las relaciones de carácter alto. La temperatura posee correlación inversa con sulfato y amonio, para el ambiente outdoor en la zona expuesta, mientras que para la zona no expuesta la temperatura forma relación inversa con el nitrato, propiciando la formación de dichos iones. La precipitación presenta una correlación negativa con el magnesio para el ambiente Outdoor zona expuesta, mientras que para el mismo ambiente de la zona no expuesta, la precipitación está correlacionado con el calcio, esto se debe a que al caer la lluvia atrapa las partículas suspendidas del ambiente obligándolas a descender disminuyendo la concentración de magnesio en el ambiente exterior. 91 Tabla 19 Correlaciones Ambiente Indoor Zona Expuesta PM2,5 Pearson Nitrato Sulfato Amonio Sulfato Amonio Calcio Magnesio 0,136 -0,072 0,025 0,005 0,375 -0,006 0,443 0,214 0,696 -0,094 0,890 0,118 0,980 0,118 0,071 0,324 0,971 0,122 1,000 Sig. (bilateral) Fluoruro Nitrato 1,000 Sig. (bilateral) Spearman PM2,5 Zona No Expuesta Fluoruro 0,224 Sulfato Amonio Calcio Magnesio 0,352* -0,01 0,00 0,01 0,18 -0,03 0,05 0,94 0,99 0,97 0,39 0,89 0,28 0,12 0,06 0,06 0,07 -0,12 1,00 0,514 0,514 0,122 0,492 -0,049 -0,061 0,214 ,357* 0,352* 0,946 -0,025 0,788 0,021 0,737 0,021 0,315 0,114 0,038 0,302 0,05 0,892 0,906 0,906 0,595 0,083 0,12 0,101 0,076 -0,145 -0,078 -0,01 -0,16 0,583 0,191 0,680 0,191 0,499 -0,238 0,671 -0,072 0,94 0,37 0,12 -0,16 0,295 0,295 0,263 0,695 0,50 0,37 ,997** -0,141 -,439* 0,00 -0,08 0,34 0,000 0,510 -0,115 0,011 0,99 0,64 0,06 -.452** 0,06 -0,10 0,31 Sig. (bilateral) Spearman 0,443 0,214 Sig. (bilateral) 0,224 Pearson -0,072 -0,012 Sig. (bilateral) Spearman 0,696 -0,094 0,946 -0,025 Sig. (bilateral) 0,607 0,892 Pearson 0,025 -0,049 0,101 Sig. (bilateral) Spearman 0,890 0,118 0,788 0,021 0,583 0,191 Sig. (bilateral) 0,514 0,906 0,295 Pearson 0,005 -0,061 0,076 Sig. (bilateral) Spearman 0,980 0,118 0,737 0,021 0,680 0,191 Sig. (bilateral) 0,514 0,906 0,295 Pearson 0,375 0,214 Sig. (bilateral) Spearman 0,071 0,324 Sig. (bilateral) Pearson 1,000 1,000 1,000 1.000** 1,000 ,997** 1,000 0,000 0,12 1,00 0,28 1,00 0,50 0,74 0,74 0,74 0,51 -0,16 -0,08 -0,09 0,04 0,05 0,37 0,64 0,63 0,85 0,79 -0,16 -0,10 -0,10 -0,03 0,06 0,37 0,59 0,59 0,90 0,73 0,34 0,346* 0,09 0,25 0,06 0,05 0,67 0,16 0,31 0,31 -0,05 0,08 0,08 0,83 0,69 0,998** -0,17 -0,12 1,00 1,00 0,591 0,008 0,74 0,59 0,08 -0,124 -,439* 0,01 -0,09 0,346* 0,563 -0,115 0,011 0,97 0,63 0,05 -.452** 0,06 -0,10 0,31 0,591 0,008 0,74 0,59 0,08 0,295 0,18 0,04 0,162 0,243 0,39 1.000** 1,000 -0,145 -0,141 -0,124 0,315 0,114 0,499 -0,238 0,510 -0,115 0,563 -0,115 0,122 0,595 0,263 0,591 0,591 -0,006 ,357* -0,078 -,439* -,439* 0,295 Sig. (bilateral) Magnesio Spearman 0,971 0,122 0,038 0,302 0,671 -0,072 0,011 0,011 -.452** -.452** 0,162 0,243 Sig. (bilateral) 0,492 0,083 0,695 0,008 0,008 0,253 Calcio Nitrato 0,607 0,136 1,000 1,00 Fluoruro -0,012 Pearson 1,000 PM 2,5 1,000 1,000 0,253 1,000 1,000 1,00 0,00 1.000** 1,00 0,998** 1,00 0,00 1.000** 1,00 0,09 -0,17 -0,17 0,85 0,67 0,41 0,41 0,07 -0,03 -0,05 -0,28 -0,28 0,07 0,41 0,51 -0,28 -0,26 0,17 0,14 -0,17 -0,12 0,41 0,50 -0,28 -0,26 0,17 0,14 0,26 1,00 0,21 0,31 1,00 0,74 0,90 0,83 0,17 0,17 -0,03 0,05 0,25 -0,12 -0,12 0,26 0,89 0,79 0,16 0,51 0,50 0,21 -0,12 0,06 0,07 -0,26 -0,26 0,31 0,51 0,73 0,69 0,14 0,14 0,13 0,13 1,00 1,00 * La correlación es significante al nivel de 0,05 (bilateral) ** La correlación es significante al nivel de 0,01 (bilateral) 6.2.2 Kennedy De igual manera que para la localidad de Fontibón, las gráficas comparativas entre ambientes (Figura 43 y Figura 44) muestran que no existe una tendencia de las concentraciones de los iones, y la baja relación que existe entre los ambientes, evidenciando que las concentraciones indoor no están relacionadas con las concentraciones del ambiente outdoor. Figura 43 Gráficas Comparativas Ambiente Indoor- Outdoor Zona Expuesta Nitrato Sulfato Indoor µg/m3 Indoor µg/m3 Outdoor µg/m3 Amonio 9-ago-08 7-ago-08 13-ago-08 11-ago-08 5-ago-08 3-ago-08 1-ago-08 30-jul-08 28-jul-08 26-jul-08 24-jul-08 22-jul-08 20-jul-08 18-jul-08 16-jul-08 8-jul-08 14-jul-08 12-jul-08 6-jul-08 10-jul-08 4-jul-08 2-jul-08 30-jun-08 28-jun-08 26-jun-08 24-jun-08 22-jun-08 20-jun-08 18-jun-08 16-jun-08 8-jun-08 14-jun-08 6-jun-08 12-jun-08 10-jun-08 4-jun-08 2-jun-08 19-m ay-08 9-ago-08 7-ago-08 13-ago-08 5-ago-08 11-ago-08 3-ago-08 1-ago-08 30-jul-08 28-jul-08 26-jul-08 24-jul-08 22-jul-08 20-jul-08 18-jul-08 16-jul-08 8-jul-08 14-jul-08 6-jul-08 12-jul-08 4-jul-08 10-jul-08 2-jul-08 30-jun-08 28-jun-08 26-jun-08 24-jun-08 22-jun-08 20-jun-08 18-jun-08 16-jun-08 8-jun-08 14-jun-08 6-jun-08 12-jun-08 4-jun-08 10-jun-08 2-jun-08 31-m ay-08 29-m ay-08 27-m ay-08 25-m ay-08 23-m ay-08 21-m ay-08 19-m ay-08 0,00 31-m ay-08 0,50 29-m ay-08 1,00 27-m ay-08 1,50 25-m ay-08 2,00 23-m ay-08 2,50 21-m ay-08 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 3,00 Outdoor µg/m3 Magnesio 6,00 40 5,00 35 30 4,00 25 3,00 20 2,00 15 1,00 10 Indoor µg/m3 5 0 19-may-08 20-may-08 21-may-08 22-may-08 23-may-08 24-may-08 25-may-08 26-may-08 27-may-08 28-may-08 29-may-08 30-may-08 31-may-08 1-jun-08 2-jun-08 3-jun-08 4-jun-08 5-jun-08 6-jun-08 7-jun-08 8-jun-08 9-jun-08 10-jun-08 11-jun-08 12-jun-08 13-jun-08 14-jun-08 15-jun-08 16-jun-08 17-jun-08 18-jun-08 19-jun-08 20-jun-08 21-jun-08 22-jun-08 23-jun-08 24-jun-08 25-jun-08 26-jun-08 27-jun-08 28-jun-08 29-jun-08 30-jun-08 1-jul-08 2-jul-08 3-jul-08 4-jul-08 5-jul-08 6-jul-08 7-jul-08 8-jul-08 9-jul-08 10-jul-08 11-jul-08 12-jul-08 13-jul-08 14-jul-08 15-jul-08 16-jul-08 17-jul-08 18-jul-08 19-jul-08 20-jul-08 21-jul-08 22-jul-08 23-jul-08 24-jul-08 25-jul-08 26-jul-08 27-jul-08 28-jul-08 29-jul-08 30-jul-08 31-jul-08 1-ago-08 2-ago-08 3-ago-08 4-ago-08 5-ago-08 6-ago-08 7-ago-08 8-ago-08 9-ago-08 10-ago-08 11-ago-08 12-ago-08 13-ago-08 13-ago-08 11-ago-08 9-ago-08 7-ago-08 5-ago-08 3-ago-08 1-ago-08 30-jul-08 28-jul-08 26-jul-08 24-jul-08 22-jul-08 20-jul-08 18-jul-08 16-jul-08 14-jul-08 12-jul-08 10-jul-08 8-jul-08 6-jul-08 4-jul-08 2-jul-08 30-jun-08 28-jun-08 26-jun-08 24-jun-08 22-jun-08 20-jun-08 18-jun-08 16-jun-08 14-jun-08 12-jun-08 10-jun-08 8-jun-08 6-jun-08 4-jun-08 2-jun-08 31-may-08 29-may-08 27-may-08 25-may-08 23-may-08 21-may-08 19-may-08 0,00 Outdoor µg/m3 Indoor µg/m3 92 Outdoor µg/m3 Indoor µg/m3 Amonio Outdoor µg/m3 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Outdoor µg/m3 93 Indoor µg/m3 Indoor µg/m3 12-ago-08 10-ago-08 8-ago-08 6-ago-08 4-ago-08 2-ago-08 31-jul-08 29-jul-08 27-jul-08 25-jul-08 23-jul-08 21-jul-08 19-jul-08 17-jul-08 15-jul-08 13-jul-08 11-jul-08 9-jul-08 7-jul-08 5-jul-08 3-jul-08 1-jul-08 29-jun-08 27-jun-08 25-jun-08 23-jun-08 21-jun-08 19-jun-08 17-jun-08 15-jun-08 13-jun-08 11-jun-08 9-jun-08 7-jun-08 5-jun-08 0,50 3-jun-08 1,00 0,00 1-jun-08 1,50 0,50 30-m ay-08 2,00 1,00 28-m ay-08 2,50 1,50 26-m ay-08 3,00 2,00 24-m ay-08 3,50 2,50 22-m ay-08 4,00 3,00 20-m ay-08 3,50 18-m ay-08 16-m ay-08 12-ago-08 10-ago-08 8-ago-08 6-ago-08 4-ago-08 2-ago-08 31-jul-08 29-jul-08 27-jul-08 25-jul-08 23-jul-08 21-jul-08 19-jul-08 17-jul-08 15-jul-08 13-jul-08 11-jul-08 9-jul-08 7-jul-08 5-jul-08 3-jul-08 1-jul-08 29-jun-08 27-jun-08 25-jun-08 23-jun-08 21-jun-08 19-jun-08 17-jun-08 15-jun-08 13-jun-08 11-jun-08 9-jun-08 7-jun-08 5-jun-08 3-jun-08 1-jun-08 30-m ay-08 28-m ay-08 26-m ay-08 24-m ay-08 22-m ay-08 20-m ay-08 18-m ay-08 16-m ay-08 Nitrato 16-may-08 17-may-08 18-may-08 19-may-08 20-may-08 21-may-08 22-may-08 23-may-08 24-may-08 25-may-08 26-may-08 27-may-08 28-may-08 29-may-08 30-may-08 31-may-08 1-jun-08 2-jun-08 3-jun-08 4-jun-08 5-jun-08 6-jun-08 7-jun-08 8-jun-08 9-jun-08 10-jun-08 11-jun-08 12-jun-08 13-jun-08 14-jun-08 15-jun-08 16-jun-08 17-jun-08 18-jun-08 19-jun-08 20-jun-08 21-jun-08 22-jun-08 23-jun-08 24-jun-08 25-jun-08 26-jun-08 27-jun-08 28-jun-08 29-jun-08 30-jun-08 1-jul-08 2-jul-08 3-jul-08 4-jul-08 5-jul-08 6-jul-08 7-jul-08 8-jul-08 9-jul-08 10-jul-08 11-jul-08 12-jul-08 13-jul-08 14-jul-08 15-jul-08 16-jul-08 17-jul-08 18-jul-08 19-jul-08 20-jul-08 21-jul-08 22-jul-08 23-jul-08 24-jul-08 25-jul-08 26-jul-08 27-jul-08 28-jul-08 29-jul-08 30-jul-08 31-jul-08 1-ago-08 2-ago-08 3-ago-08 4-ago-08 5-ago-08 6-ago-08 7-ago-08 8-ago-08 9-ago-08 10-ago-08 11-ago-08 12-ago-08 13-ago-08 12-ago-08 10-ago-08 8-ago-08 6-ago-08 4-ago-08 2-ago-08 31-jul-08 29-jul-08 27-jul-08 25-jul-08 23-jul-08 21-jul-08 19-jul-08 17-jul-08 15-jul-08 13-jul-08 11-jul-08 9-jul-08 7-jul-08 5-jul-08 3-jul-08 Indoor µg/m3 1-jul-08 29-jun-08 27-jun-08 25-jun-08 23-jun-08 21-jun-08 19-jun-08 17-jun-08 15-jun-08 13-jun-08 11-jun-08 9-jun-08 7-jun-08 5-jun-08 3-jun-08 1-jun-08 30-may-08 28-may-08 26-may-08 24-may-08 22-may-08 20-may-08 18-may-08 16-may-08 Es importante aclarar que para esta localidad no se contó con la suficiente cantidad de mediciones debido a las fallas técnicas en el equipo de muestreo ubicado en el ambiente outdoor de la zona expuesta, y a valores que por medio del análisis de cajas y bigotes fueron descartados. Para los días de muestreo en los que fue posible comparar las concentraciones entre ambientes se pudo observar que: en la zona expuesta, las concentraciones de los iones nitrato y magnesio en el ambiente indoor superaron en 5 ocasiones a las encontradas en el ambiente outdoor, y los iones Sulfato y Amonio, superaron las concentraciones del ambiente outdoor alrededor de 10 veces; y en la zona no expuesta, los iones sulfato, nitrato y amonio superaron las concentraciones outdoor cerca de 4 veces, y el magnesio en 7 ocasiones. Figura 44 Gráficas Comparativas Ambiente Indoor- Outdoor Zona No Expuesta Sulfato 0,00 Magnesio Outdoor µg/m3 25 20 15 10 5 0 Outdoor µg/m3 De la misma manera que para la localidad de Fontibón estos eventos en los que las concentraciones en el ambiente indoor superan las del ambiente outdoor, se encuentra asociadas a falta de ventilación, resuspensión de material particulado y fuentes internas de emisión, eventos no analizados en este estudio. En cuanto a las correlaciones para la zona expuesta (Tabla 20) de la localidad se aprecian los coeficientes de correlación de carácter moderado-alto, para PM2,5(o) y calcio(i), nitrato(o) y amonio(i), sulfato(o-i), amonio(o-i) y entre magnesio(o) y PM2,5(i). Para la zona no expuesta (Tabla 21) la única correlación existente es la presentada entre PM2,5(o-i). Tabla 20 Correlaciones Zona Expuesta Ambiente Indoor Ambiente Outdoor PM 2,5 (O) Fluoruro (O) Pearson -0,02 -0,12 Sig. (bilateral) 0,92 0,60 PM 2,5 (I) Spearman 0,07 -0,26 Sig. (bilateral) 0,77 0,26 Pearson 0,20 -0,05 Sig. (bilateral) 0,39 0,83 Fluoruro (I) Spearman 0,30 -0,05 Sig. (bilateral) 0,19 0,83 Pearson 0,07 0,457* Sig. (bilateral) 0,78 0,04 Nitrato (I) Spearman 0,18 0,42 Sig. (bilateral) 0,43 0,06 Pearson 0,21 0,15 Sig. (bilateral) 0,37 0,51 Sulfato (I) Spearman 0,15 0,26 Sig. (bilateral) 0,53 0,25 Pearson 0,00 0,01 Sig. (bilateral) 1,00 0,97 Amonio (I) Spearman -0,13 0,04 Sig. (bilateral) 0,57 0,87 Pearson -0,32 0,13 Sig. (bilateral) 0,28 0,68 Calcio (I) Spearman 0,23 -0,571* Sig. (bilateral) 0,04 0,45 Pearson -0,06 0,05 Sig. (bilateral) 0,79 0,84 Magnesio (I) Spearman -0,12 0,04 Sig. (bilateral) 0,61 0,87 * La correlación es significante al nivel de 0,05 (bilateral) Nitrato (O) Sulfato (O) Amonio (O) Calcio (O) Magnesio (O) Vel. Viento Temp. Prec. 0,00 1,00 -0,13 0,57 -0,18 0,43 -0,18 0,42 0,34 0,13 0,27 0,24 0,19 0,41 0,10 0,67 0,28 0,22 0,35 0,12 0,32 0,16 0,36 0,12 0,13 0,59 0,11 0,66 0,17 0,46 0,18 0,45 0,82 0,18 0,451* 0,05 0,38 0,10 0,28 0,23 0,26 0,27 -0,22 0,22 -0,20 0,27 -0,16 0,37 -0,20 0,28 0,06 0,76 0,07 0,72 -0,27 0,14 -0,33 0,07 -0,11 0,55 -0,32 0,08 -0,48 0,09 -0,33 0,26 0,21 0,26 0,20 0,29 -0,15 0,40 0,00 0,99 0,03 0,88 0,02 0,92 0,15 0,40 0,22 0,23 -0,15 0,42 -0,31 0,09 -0,05 0,81 -0,13 0,50 -0,39 0,18 -0,31 0,29 0,28 0,12 0,27 0,14 0,02 0,93 0,06 0,75 -0,09 0,62 -0,19 0,31 * 0,450 0,04 * 0,449 0,04 0,34 0,14 0,488* 0,02 0,49 0,09 0,38 0,20 0,01 0,95 0,02 0,92 0,447* 0,04 0,42 0,06 0,24 0,29 * 0,445 0,04 0,32 0,16 0,23 0,31 0,38 0,21 -0,02 0,96 -0,04 0,88 -0,06 0,79 ** 1,000 . .a 0,00 . . .a 0,00 . . -0,71 0,29 * 0,479 0,03 0,562** 0,01 -1,000** . -0,71 0,29 0,492* 0,03 0,523* 0,02 0,35 0,25 0,11 0,71 -0,24 0,31 -0,24 0,30 -1,000** . -0,51 0,49 0,40 0,60 -0,92 0,08 -1,000** . 0,456* 0,04 0,449* 0,05 0,07 0,78 0,15 0,53 -0,01 0,96 -0,01 0,95 0,22 0,47 0,40 0,18 0,23 0,34 0,12 0,63 0,459* 0,01 0,366* 0,05 0,08 0,69 0,10 0,59 0,00 0,98 0,16 0,40 0,875** 0,00 0,706** 0,01 -0,16 0,40 -0,11 0,55 ** La correlación es significante al nivel de 0,01 (bilateral) ª No se puede calcular porque al menos una variable es constante Tabla 21 Correlación Zona No Expuesta Ambiente Indoor Pearson Sig. (bilateral) PM2,5 (I) Spearman Sig. (bilateral) Pearson Sig. (bilateral) Fluoruro (I) Spearman Sig. (bilateral) Pearson Sig. (bilateral) Nitrato (I) Spearman Sig. (bilateral) Pearson Sig. (bilateral) Sulfato (I) Spearman Sig. (bilateral) Pearson Sig. (bilateral) Amonio (I) Spearman Sig. (bilateral) Pearson Sig. (bilateral) Calcio (I) Spearman Sig. (bilateral) Pearson Sig. (bilateral) Magnesio (I) Spearman Sig. (bilateral) Ambiente Outdoor PM 2,5 (O) Fluoruro (O) Nitrato (O) Sulfato (O) Amonio (O) Calcio (O) Magnesio (O) Vel. Viento Temp. Prec. ,580** 0,00 .a . . . 0,18 0,42 0,25 0,25 0,429* 0,04 0,39 0,06 0,12 0,60 0,11 0,60 -0,05 0,81 -0,10 0,64 -0,02 0,94 -0,10 0,64 -0,42 0,72 0,00 1,00 0,03 0,90 -0,11 0,63 0,22 0,29 0,36 0,09 0,08 0,71 0,23 0,29 -0,01 0,97 -0,06 0,77 -0,05 0,82 0,01 0,97 -0,02 0,92 0,01 0,97 -0,94 0,23 -0,30 0,80 -0,50 0,67 .a . . . 0,23 0,27 0,36 0,09 0,11 0,61 0,23 0,29 -0,02 0,92 -0,06 0,77 -0,04 0,86 0,01 0,97 -0,01 0,97 0,01 0,97 -0,96 0,18 -0,23 0,28 -0,32 0,14 0,04 0,84 0,03 0,88 -0,19 0,39 -0,14 0,53 -0,08 0,71 -0,10 0,65 -0,07 0,75 -0,10 0,65 0,72 0,49 -0,13 0,50 -0,14 0,46 -0,16 0,40 -0,19 0,31 -0,15 0,44 -0,24 0,21 -,374* 0,04 0,91 0,28 -0,24 0,21 -0,29 0,12 0,05 0,81 0,02 0,91 0,06 0,78 0,12 0,52 -0,32 0,09 -0,28 0,13 -0,32 0,08 -0,28 0,13 0,95 0,19 0,06 0,75 -0,11 0,55 -0,09 0,62 -0,19 0,31 -0,01 0,97 -0,09 0,66 0,06 0,74 -0,08 0,69 0,04 0,84 -0,08 0,69 -0,59 0,60 -1,000** . 0,00 1,00 0,02 0,91 -1,000** . -0,02 0,92 0,02 0,91 1,000** . -0,01 0,97 0,00 0,99 1,000** . 0,14 0,46 0,04 0,83 -1,000** . 0,08 0,70 0,12 0,54 0,439* 0,03 -0,27 0,21 -0,29 0,18 -0,35 0,10 -0,39 0,06 -0,05 0,82 -0,01 0,95 -0,05 0,82 -0,01 0,95 0,74 0,47 1,000** . -0,34 0,11 -0,26 0,22 .a . . . .a . . . .a . . . .a . . . .a . . . .a 0,00 . . -0,33 0,79 0,00 1,00 .a 0,00 . . .a 0,00 . . -0,58 0,60 -0,50 0,67 -0,48 0,68 -0,50 0,67 1,000** . 0,07 0,76 0,03 0,88 -0,370* 0,04 -,374* 0,04 -0,366* 0,05 * La correlación es significante al nivel de 0,05 (bilateral) ** La correlación es significante al nivel de 0,01 (bilateral) ª No se puede calcular porque al menos una variable es constante El magnesio (o) está relacionado con el PM2.5 (i), y como ya se ha mencionado la principal fuente de magnesio es el material geológico, que por el mal estado de las vías 94 cercanas al sector de corabastos y por el paso de vehiculos se genera resuspensión de este material. Las demás correlaciones determinadas para los ambientes no son significativas ya que los diagramas de dispersión que se encuentran en el Anexo 27 y Anexo 28, no presentan una nube de datos que se puedan determinar una correlación significativa, debido a que las concentraciones tienden a estar por debajo del límite mínimo de detección (especialmente para la zona no expuesta) y a la poca representatividad de los datos. También se realizaron correlaciones entre un mismo ambiente para determinar el grado de incidencia que pueden tener unos iones sobre otros, estas se muestran en la Tabla 23 para el ambiente indoor y en la tabla Tabla 22 para el ambiente outdoor. Tabla 22 Correlaciones Ambiente Outdoor Zona Expuesta PM 2,5 Pearson PM 2,5 Sig. (bilateral) Spearman Sig. (bilateral) Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio Vel. Viento Temp. Prec. -0,14 -0,19 0,16 0,22 0,13 0,08 -0,01 -0,02 -0,10 1,00 0,55 -0,22 0,40 -0,30 0,50 0,25 0,36 0,35 0,87 -0,40 0,74 0,08 0,95 0,07 0,95 0,19 0,67 -0,23 . 0,33 0,19 0,28 0,14 0,60 0,74 0,76 0,42 0,31 0,26 0,14 -0,21 .a 0,41 -0,29 0,00 -0,08 1,00 0,25 0,25 0,55 0,08 0,37 -0,21 0,00 . 0,08 0,38 0,20 -0,30 0,99 -0,15 0,74 0,18 0,28 0,74 0,37 . 0,10 0,19 0,52 0,44 0,30 0,32 -0,998** 0,14 -0,13 -0,14 0,523* 1,00 Pearson -0,14 Sig. (bilateral) 0,55 -0,22 Spearman Sig. (bilateral) 1,00 0,33 . Pearson -0,19 0,26 Sig. (bilateral) 0,40 -0,30 0,25 0,25 1,00 0,19 0,23 0,16 0,31 0,00 -0,74 0,55 0,12 0,57 -0,08 0,55 -0,16 0,01 0,29 0,19 0,28 . 0,31 0,19 0,26 0,60 0,73 0,49 0,20 Pearson 0,16 0,14 0,30 0,722** -0,992** 0,467* -0,08 0,02 0,39 Sig. (bilateral) 0,55 0,08 0,19 0,23 0,00 Spearman 0,50 0,25 0,01 -0,95 0,04 0,41 0,73 -0,03 0,94 -0,03 0,08 0,21 Spearman Sig. (bilateral) 1,00 1,00 1,00 0,714 0,00 Sig. (bilateral) 0,28 0,74 0,31 . Pearson 0,22 -0,21 0,32 0,722** Sig. (bilateral) Spearman 0,36 0,35 0,37 -0,21 0,16 0,31 0,714** 0,00 ** 0,05 0,07 0,91 0,89 0,37 -0,987* 0,21 -0,07 -0,03 0,471* 1,00 0,01 -0,95 0,38 0,14 0,78 0,01 0,91 -0,05 0,04 0,21 0,05 0,55 0,98 0,85 0,37 0,51 -0,16 -0,43 -0,53 1,00 0,49 0,40 0,84 -0,20 0,57 -0,40 0,47 0,20 0,60 1,00 Sig. (bilateral) 0,14 0,37 0,19 0,00 . Pearson 0,13 .a -0,998** -0,992** -0,987* Sig. (bilateral) 0,87 -0,40 0,00 . 0,00 -0,74 0,01 -0,95 0,01 -0,95 Spearman Sig. (bilateral) 1,00 0,60 . 0,26 0,05 0,05 . Pearson 0,08 0,41 0,14 0,467* 0,21 0,51 Sig. (bilateral) 0,74 0,08 0,08 0,38 0,55 0,12 0,04 0,41 0,38 0,14 0,49 0,40 0,74 0,10 0,60 0,07 0,55 0,60 Spearman Sig. (bilateral) 0,80 0,60 0,80 -0,19 -0,09 0,08 1,00 0,43 -0,22 0,70 -0,17 0,72 0,18 . 0,36 0,46 0,44 1,00 * La correlación es significante al nivel de 0,05 (bilateral) ** La correlación es significante al nivel de 0,01 (bilateral) ª No se puede calcular porque al menos una variable es constante Para los dos ambientes de la zona expuesta se evidenció correlación entre el sulfato y el amonio debido a que la forma más frecuente de encontrarlos es como sal de sulfato de amonio. De las correlaciones presentes en el ambiente indoor (Tabla 23) y outdoor (Tabla 24) de la Zona No Expuesta de lo localidad, la más importante es la encontrada entre el sulfato y el amonio ya que presenta una tendencia a la linealidad. Estas relaciones permiten deducir que no existen otras variables que influyan en la formación de sulfato de amonio y que todo el SO2 existente en el ambiente reacciona con los iones OH- para formar posteriormente sulfato de amonio. 95 Tabla 23 Correlaciones Ambiente Indoor Zona Expuesta Zona No Expuesta PM 2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio PM 2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio Pearson PM 2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio 1,000 Sig. (bilateral) -0,002 0,171 0,204 0,224 0,053 0,104 0,992 0,348 0,263 0,235 0,864 0,579 1,000 -0,002 0,171 0,204 0,224 0,053 0,104 0,992 0,348 0,263 0,235 0,864 0,579 1,00 -0,03 0,27 0,23 0,25 0,23 -0,05 1,00 0,29 Sig. (bilateral) Pearson . -0,002 0,87 0,14 -0,103 0,21 -0,149 0,17 -0,143 0,46 -0,316 0,80 0,166 . 0,12 -0,002 Sig. (bilateral) 0,992 0,575 0,415 0,450 0,293 0,372 0,992 Spearmam -0,03 1,00 -0,11 -0,18 -0,18 -0,46 0,18 0,29 Sig. (bilateral) Pearson 0,87 0,171 . -0,103 0,55 0,32 0,067 0,34 -0,181 0,11 0,229 0,32 0,079 0,12 0,171 -0,103 Sig. (bilateral) 0,348 0,575 0,715 0,338 0,451 0,672 0,348 0,575 Spearmam 0,27 -0,11 1,00 0,21 -0,15 0,30 0,11 -0,08 0,22 Sig. (bilateral) Pearson 0,14 0,55 . 0,25 0,33 0,25 -0,149 0,067 0,038 0,54 -0,536** 0,67 0,204 0,43 0,695** 0,204 -0,149 0,067 Sig. (bilateral) 0,263 0,415 0,715 0,000 0,901 0,002 0,263 0,415 0,715 Spearmam 0,23 -0,18 0,21 1,00 0,705** 0,11 -0,612** -0,02 -0,12 0,07 Sig. (bilateral) Pearson 0,21 0,32 0,25 0,00 0,73 0,53 -0,143 -0,181 0,00 -0,432* 0,93 0,224 . 0,695** 0,224 Sig. (bilateral) 0,235 0,450 0,338 0,000 0,523 0,017 Spearmam 0,25 -0,18 -0,15 0,705** 0,21 -0,477** 0,01 -0,277 Spearmam 1,000 1,000 1,000 0,195 1,000 1,00 Sig. (bilateral) Pearson 0,17 0,053 0,34 -0,316 0,43 0,229 0,00 0,038 . 0,195 Sig. (bilateral) 0,864 0,293 0,451 0,901 0,523 Spearmam 0,23 -0,46 0,30 0,11 0,21 Sig. (bilateral) Pearson 0,46 0,11 0,33 0,104 0,166 0,079 Sig. (bilateral) 0,579 0,372 0,672 Spearmam -0,05 0,18 0,11 Sig. (bilateral) 0,80 0,32 0,54 0,50 1,000 1,00 0,73 0,50 . -0,536** -0,432* -0,277 0,002 0,017 0,360 -0,612** -0,477** 0,00 0,01 -0,08 -0,02 ** -0,02 0,02 1,000 0,67 0,93 0,93 . 0,91 -0,103 -0,149 -0,143 -0,316 0,166 0,575 0,415 0,450 0,293 0,372 1,00 0,22 -0,12 -0,12 . 0,32 . 0,25 0,53 0,53 . 0,09 0,067 -0,181 0,229 0,079 0,715 0,338 0,451 0,672 1,00 0,07 0,07 -0,87 0,15 . 0,73 0,73 1,000 1,000 0,33 0,43 0,695 0,038 -0,536** 0,002 ** 1,000 0,000 0,901 1,00 1,000** . 0,73 . . . 0,68 -0,143 -0,181 0,695** 0,195 -0,432* 0,235 0,450 0,338 0,000 0,523 0,017 -0,02 -0,12 0,07 1,000** 1,00 . 0,08 0,93 0,53 0,73 . . . 0,053 -0,316 0,229 0,038 0,195 0,360 0,864 0,293 0,451 0,901 0,523 -0,13 1,000** . -0,87 . . 0,68 . . 0,33 . 1,000 1,000 0,68 -0,277 1,000 0,360 1,00 . ** 0,08 -0,50 . * 0,67 0,104 0,166 0,079 -0,536 -0,432 -0,277 1,000 0,579 0,372 0,672 0,002 0,017 0,360 -0,13 1,00 0,02 0,32 0,15 0,08 0,08 -0,50 1,00 0,68 . 0,91 0,09 0,43 0,68 0,68 0,67 . * La correlación es significante al nivel de 0,05 (bilateral) ** La correlación es significante al nivel de 0,01 (bilateral) ª No se puede calcular porque al menos una variable es constante Tabla 24 Correlaciones Outdoor Zona No Expuesta PM 2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio Vel. Viento Temp. Prec. 1,00 .a 0,05 0,19 0,18 0,11 -0,30 -0,24 -0,546** 0,29 . 0,84 0,37 0,40 0,93 0,16 0,26 0,01 0,18 1,00 . 0,02 0,24 0,24 -0,50 -0,27 -0,29 -0,686** 0,29 Sig. (bilateral) . . 0,93 0,25 0,25 0,67 0,21 0,17 0,00 0,16 Pearson .a .a .a .a .a .a .a .a .a .a Sig. (bilateral) . . . . . . . . . Spearman . . . . . . . . . . Sig. (bilateral) . . . . . . . . . . Pearson 0,05 .a 1,00 0,21 0,18 0,98 0,17 -0,07 -0,20 -0,21 Sig. (bilateral) 0,84 . 0,33 0,40 0,12 0,45 0,77 0,36 0,35 Spearman 0,02 . 1,00 0,38 0,38 0,87 0,18 -0,11 -0,28 0,02 Sig. (bilateral) 0,93 . . 0,07 0,07 0,33 0,40 0,60 0,20 0,92 Pearson 0,19 . a 0,21 -0,26 0,18 Sig. (bilateral) 0,37 . 0,33 Spearman 0,24 . 0,38 Sig. (bilateral) 0,25 . Pearson 0,18 Sig. (bilateral) Pearson PM 2,5 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Sig. (bilateral) Spearman 1,00 * 0,997 0,34 0,34 -0,413 0,00 0,78 0,11 0,05 0,22 0,41 1,00 1,000** 0,50 0,12 -0,540** -0,37 0,28 0,07 . . 0,67 0,58 0,01 0,08 0,19 .a 0,18 0,997** 1,00 0,26 0,36 -0,39 -0,23 0,15 0,40 . 0,40 0,00 0,83 0,09 0,06 0,28 0,49 Spearman 0,24 . 0,38 1,000** 1,00 0,50 0,12 -0,540** -0,37 0,28 Sig. (bilateral) 0,25 . 0,07 . . 0,67 0,58 0,01 0,08 0,19 Pearson 0,11 .a 0,98 0,34 0,26 1,00 0,15 -0,19 -0,32 -0,31 Sig. (bilateral) 0,93 . 0,12 0,78 0,83 0,91 0,88 0,80 0,80 Spearman -0,50 . 0,87 0,50 0,50 1,00 -0,50 -0,50 -0,50 0,50 Sig. (bilateral) 0,67 . 0,33 0,67 0,67 . 0,67 0,67 0,67 0,67 -0,30 . a 0,17 0,34 0,36 0,15 1,00 0,28 0,30 -0,04 Sig. (bilateral) 0,16 . 0,45 0,11 0,09 0,91 0,19 0,16 0,84 Spearman -0,27 . 0,18 0,12 0,12 -0,50 1,00 0,35 0,31 -0,03 Sig. (bilateral) 0,21 . 0,40 0,58 0,58 0,67 . 0,10 0,15 0,89 Pearson Magnesio ** * La correlación es significante al nivel de 0,05 (bilateral) ** La correlación es significante al nivel de 0,01 (bilateral) ª No se puede calcular porque al menos una variable es constante 96 6.3 COMPOSICIÓN QUÍMICA PM2,5 La composición general del PM2,5 se obtuvo mediante la unificación de los análisis realizados por el Grupo de Investigación en Aerosoles, luego de aplicar los métodos y técnicas analíticas respectivas para Metales, Iones, HAP’s, Carbono Orgánico y Carbono Elemental. Figura 45 Composición Química PM2,5 Composición PM2.5 Fontibón 1,42% Composición PM2.5 Kennedy Amonio 0,10% 24,80% 15,63% 0,98% Fluoruro 1,33% Nitrato 8,74% 4,68% Sulfato CO CE 1,65% 38,21% 32,75% Magnesio 1,38% 0,82% Amonio Calcio 0,25% Magnesio Nitrato 1,69% 2,90% Sulfato 5,02% CO 0,15% CE 0,33% 0,69% HAP's 7,34% Cromo 0,84% HAP's 0,61% 46,65% Hierro Hierro Zinc Silicio 1,03% Vanadio Silicio Calcio Plomo Como se observa en la Figura 45, los metales ocupan el 93,7% de la composición química del PM2,5 para Fontibón y el 96,35% para Kennedy, en donde para Fontibón el calcio presenta el mayor porcentaje con 38,2%, seguido por el vanadio con 24,8%, el silicio con 15,7%, el plomo con 8,8%, el magnesio con 4,7% y el hierro con 1,5%; y para Kennedy el calcio también presenta el mayor porcentaje con 46,65%, seguido por el silicio con 32,75%, el magnesio con 7,34%, el zinc con 5,02%, el cromo con 2,9% y el hierro con 1,69%. Los iones se ubican en el segundo lugar en la composición del material particulado con 4,7% para Fontibón y 2,28% para Kennedy, donde los mayores porcentajes son 1,4% y 1,3% de amonio y sulfato respectivamente, seguido por el nitrato con 1% y fluoruro con 1% para Fontibón; y para Kennedy amonio con 1,03%, nitrato con 0,84% y sulfato con 0,69%. En menores proporciones se encuentra el carbono orgánico y carbono elemental que en conjunto aportan 1,5% para Fontibón y 1,02% en Kennedy. Y por último encontramos a los hidrocarburos aromáticos policiclicos (HAP’s) con 0,1% en Fontibón y 0,15% en Kennedy. Comparando las composiciones determinadas para cada localidad se puede apreciar que los proporciones de los contaminantes se mantienen del 93% al 97% para metales, del 2% al 5% para iones, del 1% al 1,5% para CO y CE, y de 0,1% a 0,15% para HAP’S. De estas composiciones se puede inferir que la mayor proporción se encuentra relacionada con metales asociados a material geológico conformado por materiales provenientes de la corteza terrestre, cómo polvo de suelo y minerales desprendidos por acción del viento constituidos de óxidos de aluminio, silicio, calcio, titanio, hierro y otros óxidos metálicos. Según Harrison (et al. 2000) y Chow (et al. 1998) la 97 concentración de estos materiales depende principalmente del clima, favoreciéndose con los vientos fuertes y baja humedad. Se encuentran principalmente en la fracción gruesa, sin embargo encontramos que para el caso de las zonas de estudio para las dos localidades constituye una fracción sumamente importante en la composición del material particulado inferior a 2,5 micras. Según estudios realizados en diversas partes del mundo, en ciudades cómo Los Ángeles (California), Leeds (Reino Unido), Brisbane (Australia), Santiago (Chile), Manila (Filipinas), Hong Kong (China) y Sado (Japón) la composición de Iones en PM2,5 varía del 40% al 5% para Sulfatos, del 42% al 1% para nitratos y del 26% al 2% para Amonio. Si analizamos estas variaciones con las encontradas en la presente investigación, vemos que la composición de iones se encuentra por debajo del promedio a nivel mundial con variaciones de sulfato del 0,5% a 1,5%, y de nitrato y amonio del 1% a 1,5%. Con respecto al carbón Orgánico y Carbón elemental proveniente de los procesos de combustión, según los mismos estudios su composición varía de 8% a 45% para CO y de 4% a 36% para CE. Igualmente que para los iones, la composición de CO y CE se encuentra por debajo del promedio a nivel mundial variando de 0,5% a 1% para CO y de 0,3% a 1% para CE. 6.4 ASOCIACIÓN A FUENTES DE EMISIÓN (MODELO RECEPTOR UNMIX) 6.4.1 Fontibón En la Tabla 25 se encuentran las contribuciones para cada una de las fuentes cuantificadas por el modelo Unmix, donde se observa la distribución de las concentraciones (µg/m3) de cada una de las especies analizadas para las zonas de la localidad de Fontibón. Tabla 25 Concentración de Especies por Fuente (µg/m3) Fuente: Modelo Unmix EPA 6.0 Para establecer el tipo de fuente asociada a la distribución de las concentraciones obtenidas luego de correr el modelo receptor Unmix 6.0, se identificaron las especies de mayores contribuciones por fuente y se comparó con la información teórica y las características de la zona. 98 6.4.1.1 Fuente Área Se tomaron como especies representativas según la distribución de concentraciones el calcio, el magnesio y el silicio, los cuales están asociados a fuentes geológicas principalmente. Como se observa en la Figura 46 el 97% corresponde a dichas especies para la Zona Expuesta y el 61% para la Zona No Expuesta. Seguido se encuentra 3% y 1% de contribución de compuestos asociados a procesos industriales para la Zona Expuesta y No Expuesta respectivamente. Para la Zona No Expuesta el aporte de vanadio y nitrato es de 38%, estas especies están relacionas con la presencia de fuentes móviles en la localidad. Esta fuente también es la que mayor generación de PM2,5 presenta, con 39,4µg/m3 y 73 µg/m3 para la Zona Expuesta y No Expuesta respectivamente. Figura 46 Distribución de Especies Fuente Área Zona Expuesta-Zona No Expuesta Fuentes Area-Zona Expuesta 1% 2% 6% Fuentes Area-Zona No Expuesta 1% Fluoruro Nitrato 16% Amonio 75% Nitrato 37% Sulfato Calcio 55% Calcio 6% Magnesio Hierro 1% Silicio Magnesio Hierro Vanadio Fuente: Modelo Unmix EPA 6.0 6.4.1.2 Fuentes Fijas Según el inventario de Fuentes Fijas elaborado por la Secretaria Distrital de Ambiente, en las cercanías del Jardín Infantil Rafael Pombo se encuentran ubicadas 24 industrias y para el Jardín Santo Cristo se encuentran cercanas 14 industrias, que emplean combustibles fósiles en sus procesos productivos, la ubicación de estas industrias con respecto a cada Jardín, el tipo de actividad industrial que desarrollan y el combustible que utilizan se presentan en el Anexo 3 y Anexo 4. En el Anexo 30, se encuentran registradas las actividades industriales que emiten metales y los procesos que llevan a la formación de iones. En la Figura 47 se presenta los aportes en porcentajes de cada una de las especies analizadas. La identificación se estableció partiendo de los elementos provenientes de procesos industriales los cuales son hierro, fluoruro, silicio y amonio, esta agrupación de elementos representan el 36% de contribución para esta fuente en la Zona Expuesta. Para la Zona No Expuesta los aportes de fluoruro, sulfato y amonio representan el 57% de las contribuciones para fuentes fijas. 99 Figura 47 Distribución de Especies Fuentes Fijas Zona Expuesta-Zona No Expuesta Fuentes Fijas-Zona Expuesta Fuentes Fijas-Zona No Expuesta 3% 8% Fluoruro 6% 49% 15% 33% 39% Nitrato 19% Sulfato Amonio 12% Hierro 12% Fluoruro Sulfato Amonio Calcio Magnesio Silicio 4% Fuente: Modelo Unmix EPA 6.0 Se infiere que el porcentaje de hierro está asociado a industrias metalmecánicas que fabrican autopartes para motocicletas y tratamiento de piezas metálicas por sandblasting. En la industria química, el amonio es ampliamente utilizado como piridina (C5H5N). La piridina es un compuesto cuaternario y una de sus formas de obtención es por medio de la síntesis del amonio. Dicho compuesto se emplea para la fijación de colorantes, tinción de textiles, síntesis de fármacos y químicos para caucho, entre otras aplicaciones. En la localidad de Fontibón en las zonas de estudio se encuentran ubicadas industrias que emplean caucho en su proceso productivo, también se encuentran tintorerías, que pueden llegar a utilizar solventes que contienen amonio para realizar el proceso de lavado en seco, en cuyas emisiones pueden existir compuestos de amonio. Los fluoruros pueden estar asociados a la industria relacionada con la fundición de metales no ferrosos entre ellos el aluminio y bronce puesto que para este proceso se requiere de un tipo de arcilla llamada criolita (Na3AlF6) como fundente. El Silicio se encuentra asociado a la industria de la fundición de metales y al uso de combustibles fósiles. Como se presenta en la tabla de contribución de especies, para las fuentes fijas están las mayores concentraciones de los iones nitrato y sulfato procedentes de los respectivos gases de combustión NOX y SOX, el porcentaje de aporte de los iones es de 64% para Zona Expuesta y 12% (sulfato) para la Zona No Expuesta. La presencia de estos iones es justificada ya que todas las actividades industriales identificadas en las zonas utilizan combustibles fósiles en sus procesos. La presencia de hierro cataliza la oxidación del SO2 para la formación de sulfato, contribuyendo al aumento de la presencia de sulfato en el ambiente. El 43% restante para la Zona No Expuesta corresponde a calcio y magnesio provenientes de fuentes geológicas. Las fuentes fijas aportan para la Zona Expuesta concentraciones de 4.07µg/m3 de PM2.5 y para la Zona No Expuesta de 0.77 µg/m3. 100 Con respecto a la incidencia de los vientos sobre las concentraciones de contaminantes encontradas en la zona, la Rosa de los Vientos para el periodo de muestreo comprendido entre el 18 de febrero y el 14 de mayo de 2008 (Anexo 24), permite observar que las distribuciones relativas de viento afectan en un mayor grado al Jardín Infantil Rafael Pombo, ya que estos vientos llevan los contaminantes emitidos por las industrias ubicadas en la zona Noroccidental correspondientes a tintorerías y utilización de caucho principalmente y las establecidas en la zona Nororiental estando presentes en su mayoría las industrias dedicadas a actividad metalmecánica. Dichas industrias son las que mayor aporte de contaminantes presenta. En cuanto al Jardín Infantil Santo Cristo, el grado de influencia de los vientos es menor y es posible que se encuentre afectado por industrias más alejadas que exceden el radio de influencia el cual es de 1Km a la redonda. Los vientos que mayor probabilidad de ocurrencia presentan en la zona se encuentran en el rango de velocidades entre 3,6 y 5,7 m/s, con probabilidad de ocurrencia en el tiempo de 4,1%, seguido a estos se encuentran los vientos entre 2,1 y 3,6 m/s con un porcentaje de permanencia de 3,2%, estos vientos propician el arrastre de los contaminantes hacia la zona expuesta de la localidad corroborando lo determinado por el modelo Unmix, donde se evidencian los mayores porcentajes en la zona expuesta que en la no expuesta. 6.4.1.3 Fuentes Móviles Como se puede observar en la Figura 48 una de las especies predominantes para la Zona Expuesta es el silicio, presentando aportes de 23%, está especie está asociada a resuspensión de polvos de vías por el tránsito vehicular. Por otra parte para la Zona No Expuesta el vanadio se encuentra en 32% de presencia, lo cual afirma que esta fuente es carácter móvil ya que el vanadio es un aditivo empleado en la gasolina. El calcio presenta altos porcentaje en ambas zonas siendo 55% para la Expuesta y 27% para la No Expuesta; el magnesio esta en 6% para la Zona Expuesta, aunque estas especies están asociadas principalmente a resuspensión de partículas de tipo geológico, el paso de vehículos constante contribuye a encontrar estos analitos en el medio. Figura 48 Distribución de Especies Fuentes Móviles Zona Expuesta-Zona No Expuesta Fuentes Móviles -Zona Expuesta 0% 1% 23% 2% 4% 6% Fuentes Móviles-Zona No Expuesta Fluoruro Nitrato 32% Sulfato 6% 15% 58% Sulfato 17% Amonio Calcio 9% Magnesio Hierro Amonio Calcio 27% Hierro Vanadio Silicio Fuente: Modelo Unmix EPA 6.0 Con respecto a los contaminantes secundarios presentes en esta fuente, el nitrato se presenta en 1% y el sulfato se encuentra en un 6% para la Zona Expuesta, mientras que para la Zona No Expuesta el sulfato existe en 15%. Si bien ambos iones están asociados a 101 la quema de combustibles fósiles en los vehículos, el sulfato es el más representativo, ya que el diesel es el combustible que mayor contenido de azufre posee y que es empleado por vehículos de gran tamaño que transitan de manera constante por las principales vías de la localidad. La concentración de vanadio en la Zona No Expuesta es otro parámetro que permite establecer que el tránsito por esta Zona lo realizan vehículos livianos, los cuales emplean predominantemente gasolina como combustibles y, como se dijo anteriormente, el vanadio es un aditivo empleado en la gasolina. En esta fuente aparecen nuevamente contribuciones de hierro y amonio que representan el 2% y 4% respectivamente para la Zona Expuesta, en la Zona No Expuesta se observa un mínimo aporte de hierro de 9% y amonio de 17%, provenientes dichos iones de las actividades industriales cercanas. 6.4.2 Kennedy En la Tabla 26 se encuentran las contribuciones para cada una de las fuentes cuantificadas por el modelo Unmix, donde se observa la distribución de las concentraciones (µg/m3) de cada una de las especies analizadas para las zonas de la localidad de Kennedy. Tabla 26 Concentración de Especies por Fuente (µg/m3) Zona Expuesta Especie Fuente 1 Fuentes Fijas Fuente 2 Fuente Área Zona No Expuesta Fuente 3 Fuente 1 Fuentes Móviles Fuentes Móviles Fuente 2 Fuente Área PM2.5 4,24 6,96 46,8 7,99 132 Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio Cromo Hierro Zinc Vanadio Silicio 0,000698 0 0 0 2,6 0,777 2,01 0 1,07 0,0584 0,817 0,000762 0,152 0,0228 0,015 1,99 0,128 0 0 0 0,0564 0,659 0,000338 0 0,0285 0,0322 0,724 0,0372 0 0,0379 0,151 0,0195 0,61 0,0016 0,173 0,0108 0,00749 4,12 0,183 0,139 0,438 0,274 0 0 0,00783 0,00895 0,221 0,029 0,00845 0,00114 0,00781 2,79 0,0995 Fuente: Modelo Unmix EPA 6.0 6.4.2.1 Fuente Área Cómo ya se había mencionado, las especies representativas para fuente área son calcio, silicio y magnesio por ser características de la resuspensión de partículas de tipo geológico cómo silicatos, kaolitas, halitas, calcitas, entre otras; estas especies se encuentran en un 92% en ambas zonas como lo muestra la Figura 49. Se presentan aportes del orden del 8% para zona expuesta y 4% para zona no expuesta, de contaminantes representativos para fuentes móviles cómo lo son Vanadio (por ser un 102 aditivo presente en la gasolina), nitrato(derivado de la combustión) y sulfato (presente en los combustibles fósiles, principalmente en el diesel). De las especies relacionadas con fuentes fijas se halló presencia en la zona no expuesta con un 6% representado por cromo, hierro y zinc. En la zona expuesta no hay evidencia de aportes por contaminantes de fuentes fijas. Figura 49 Distribución de Especies Fuente Área Zona Expuesta-Zona No Expuesta Fuente Área - Zona Expuesta Fuente Área - Zona No Expuesta Calcio 1% 0% 22% Amonio Fluoruro 5% Magnesio 26% Nitrato 2% Sulfato Sulfato 4% 2% Amonio 66% 2% Calcio 58% Cromo 2% Hierro Magnesio Zinc 2% Vanadio Nitrato Fluoruro 8% Silicio Silicio Fuente: Modelo Unmix EPA 6.0 6.4.2.2 Fuentes Fijas Según el Inventario de Fuentes Fijas realizado por la Secretaría Distrital de Ambiente, para el año 2006 se encuentran 4 industrias cercanas al Hogar Infantil Solidaridad por Colombia de las cuales 2 utilizan gas natural como combustible y las otras dos utilizan energía eléctrica, la ubicación de estas industrias con respecto al hogar infantil, el tipo de actividad industrial que desarrollan y el combustible que utilizan se representan en el Anexo 5. En la Figura 50 se presenta los aportes en porcentajes de cada una de las especies analizadas. La identificación se estableció partiendo de las especies provenientes de procesos industriales como Cromo, Silicio y Zinc, estas especies están presentes en esta fuente en un 53%; el siguiente 46% está asociado a fuentes de resuspensión de suelos de tipo geológico; y el 1% de vanadio se asocia al uso de gasolina como combustible para fuentes móviles. Figura 50 Distribución de Especies Fuentes Fijas Zona Expuesta Fuentes Fijas - Zona Expuesta 1% 11% 35% 15% Fluoruro Calcio Magnesio 27% 11% Cromo Zinc Vanadio Silicio Fuente: Modelo Unmix EPA 6.0 El Cromo es un metal que está asociado a actividades industriales cómo Fabricación de cemento, aceros ferrosos para platerías, pigmentos de los textiles, pinturas, papel, 103 caucho y otros materiales, el recubrimiento de bronce, cromados galvánicos, corrosión de circuitos, tratamiento del audio y video, entre otras. Para la fuente encontró una presencia del 27% de este elemento que puede estar relacionado con industria dedicada a la elaboración de piezas en bronce y a la industria dedicada elaboración de prefabricados en concreto. la se la la El zinc se encontró en esta fuente en un 15% y se infiere que se encuentra asociado a la industria del bronce debido a que el zinc es uno de los componentes de este material. El silicio se encontró un 11% en esta fuente y también se encuentra asociado con la industria dedicada a la elaboración de prefabricados en concreto, y a la dedicada a la fundición de piezas de bronce. En el Anexo 6 se encuentra las industrias cercanas al Hogar Infantil Timiza, pero no se hará énfasis en estas ya que se encuentran a más de 700 metros del hogar y por medio del modelo se determinó que no hay presencia de contaminantes derivados de actividades industriales en la zona de estudio. Con respecto a la incidencia de los vientos sobre las concentraciones de contaminantes encontradas en la zona, la Rosa de vientos elaborada para el periodo de muestreo comprendido entre el 14 de mayo y 13 de agosto (Anexo 29), muestra la distribución de las velocidades del viento y la frecuencia de variación de las direcciones que presenta, siendo las más predominantes las que se encuentran en el rango de 2,1 a 3,6 y 3,6 a 5,7 m/s, con probabilidad de ocurrencia de 6%. Los movimientos del viento presentados en la zona y teniendo en cuenta que la distribución de las industrias en las cercanías de los Jardínes se encuentran principalmente ubicadas en la parte Suroriental de la localidad, favorecen el arrastre de los contaminantes de la zona cercana al Jardín Infantil Timiza, no permitiendo su acumulación llevándolos hacia la zona del Jardín Infantil Solidaridad por Colombia donde las concentraciones aumentaron especialmente para sulfato, en el caso de los iones analizados, a esto hay que sumarle la proximidad de dicho Jardín a Corabastos donde se produce gran circulación de vehículos pesados que emplean diesel es su desplazamiento. 6.4.2.3 Fuentes Móviles Como se observa en la Figura 51 uno de las especies predominantes es el silicio con un 37% en la zona expuesta y un 34% en la zona no expuesta. Esta especie como ya se ha ido mencionando se encuentra relacionada con la resuspensión de polvos en las vías de tránsito vehicular. En las dos zonas se presenta deterioro de la malla vial lo que ratifica la presencia de este contaminante. El sulfato es una especie característica de vehículos pesados y de transporte debido a que estos utilizan principalmente Diesel como combustible, en la zona expuesta encontramos un aporte del 2% de esta especie y se encuentra fuertemente relacionada con la presencia de la central de abastos “corabastos” a unos pocos metros del hogar infantil puesto que el tránsito de vehículos de carga es constante durante todo el día en 104 la zona, sin embargo se esperaban aportes mucho más grandes de sulfato para este lugar en particular. El vanadio es un contaminante característico de la combustión de gasolina debido a que es uno de sus aditivos, por esto se infiere que su presencia está relacionada con el tránsito de automóviles, lo encontramos en la zona expuesta en una proporción del 1%. Figura 51 Distribución de Especies Fuentes Móviles Zona Expuesta-Zona No Expuesta Fuentes Móviles - Zona No Expuesta Fuentes Móviles - Zona Expuesta Calcio 2% 2% Amonio Fluoruro Sulfato 37% 44% Calcio 3% 2% Vanadio 2% 2% 2% Silicio Cromo Hierro 3% Zinc Nitrato Fluoruro 6% Hierro 1% Sulfato 51% Magnesio 9% Magnesio 34% Amonio Zinc Silicio Fuente: Modelo Unmix EPA 6.0 Es importante resaltar que el tráfico de vehículos en la zona no expuesta es reducido, puesto que el barrio donde queda ubicado el hogar infantil es de tipo residencial y que el impacto que estos generan se ve reflejado básicamente por la resuspensión de suelo debido al mal estado de la malla víal. En las dos zonas se presentaron contribuciones importantes por fuente área que corresponden al 46% para la zona expuesta y al 53% en la zona no expuesta. En la zona expuesta es atribuible al tránsito vehicular y al mal estado de las vías, y en la zona no expuesta por la presencia de amplias zonas verdes a pocos metros del hogar infantil entre las que se encuentra el Parque Metropolitano Timiza, estas zonas verdes son propicias para la resuspensión de material geológico por su amplitud y la presencia de vientos. El aporte contaminantes característicos de fuentes fijas se encuentra alrededor del 13% en las dos zonas que posiblemente provienen de actividades industriales cercanas. 105 7. CONCLUSIONES Se evaluaron los iones Sulfato, Nitrato, Amonio, Fluoruro, Calcio y Magnesio, presentes en material particulado inferior a 2,5 micras de las localidades de Fontibón y Kennedy, de zonas expuestas y no expuesta, en ambientes intramurales y extramurales. De la determinación de las concentraciones de iones presentes en PM2,5 de muestras tomadas en jardines infantiles ubicados en zonas de alto flujo vehicular y presencia de industrias, frente a jardines infantiles ubicados en zonas no expuestas, se puede concluir que: Para las dos localidades, tanto en la Zona Expuesta como No Expuesta, se encontró presencia de calcio, magnesio, sulfato, nitrato, amonio y fluoruro en el material particulado menor a 2,5 micras. Las mayores concentraciones las reportaron el calcio y el magnesio seguidos del sulfato, amonio, nitrato y fluoruro respectivamente. Partiendo de las medias calculadas se encontró que en la localidad de Fontibón los iones nitrato, sulfato, amonio y magnesio en la zona expuesta, y los iones nitrato y magnesio en la zona no expuesta presentaron mayores concentraciones en el ambiente indoor con respecto al outdoor. Por otro lado, en la localidad de Kennedy, el ión sulfato para la zona expuesta y el fluoruro para la no expuesta fueron los que presentaron este comportamiento. En la localidad de Kennedy los iones presentan mayores concentraciones en la zona expuesta que en la zona no expuesta debido a la presencia de alto flujo vehicular e industrias cercanas, cumpliendo con el criterio de zona expuesta y no expuesta definidos. Las diferencias de concentración entre las dos zonas para la localidad de Fontibón no es muy marcada debido a la cercanía entre los jardines Rafael Pombo y Santo Cristo que no supera el kilómetro de distancia y a la presencia de industrias cercanas a las dos zonas, en esta localidad el criterio de zona expuesta y no expuesta no es representativo puesto que se concluye que los dos jardines se encuentra ubicados en una zona expuesta. Según el análisis estadístico los iones analizados presentan altas variabilidades debido a la poca cantidad de datos disponibles y a que la mayoría de los mismos tienden hacia los límites mínimos de detección. 106 A cerca de la identificación de la relación entre las concentraciones de iones presentes en PM2,5 encontradas en zonas expuestas y no expuestas, en ambientes intramurales y extramurales, se puede afirmar que: No se puede determinar que las concentraciones del ambiente outdoor sean las que influencien las concentraciones del ambiente indoor, puesto que para las dos localidades las concentraciones encontradas en el ambiente indoor fueron superiores, permitiendo inferir que existen otros factores no tenidos en cuenta que contribuyen al aumento de concentraciones y/o la existencia de potenciales fuentes de emisión en el interior de los Jardines. Al determinar la correlación entre amonio y sulfato de las zonas de estudio, se estableció que los niveles de amonio influyen en procesos de reacción para la formación de sulfato de amonio, siendo este el compuesto predominante tanto en ambientes outdoor como indoor; este comportamiento se presenta en ambas localidades. Con respecto a las composiciones calculadas para PM2,5 en las dos localidades se puede concluir que las proporciones de los contaminantes se mantienen del 93% al 97% para metales, del 2% al 5% para iones, del 1% al 1,5% para CO y CE, y de 0,1% a 0,15% para HAP’S. De la proporción para iones el 1,3% corresponde al sulfato, el 1% al nitrato, el 1,4% al amonio y el 1% al fluoruro para la localidad de Fontibón, y para la localidad de Kennedy el sulfato constituye el 0,69%, el nitrato el 0,84% y el amonio el 1,03%. Las asociaciones a fuentes calculadas a partir del modelo receptor EPA Unmix 6.0 para las dos localidades determinaron la presencia de tres fuentes así: Fuente área, caracterizada por la presencia de Calcio, Silicio y magnesio que representan un 97% y un 61% de las concentraciones para la zona expuesta y no expuesta de la localidad de Fontibón, y el 92% para ambas zonas de la localidad de Kennedy, asociado este hecho a la presencia de material geológico. Fuentes móviles, representadas por la presencia de silicio (generado por la resuspensión de material geológico por el tránsito vehicular en vías en mal estado), el Vanadio (por ser un aditivo presente en la gasolina), el nitrato (derivado de la combustión) y sulfato (presente en los combustibles fósiles, principalmente en el diesel). Estos contaminantes se encuentran en la localidad de Fontibón en un 30% para zona expuesta y un 47% para la zona no expuesta; y para la localidad de Kennedy en un 40% y un 34% para ambas zonas respectivamente. Fuentes fijas, determinadas para la localidad de Fontibón por la presencia de hierro, fluoruro y amonio representan el 30% para la zona expuesta y el 37% para la zona no expuesta de las concentraciones determinadas para esa fuente. Estos aportes están soportados por el tipo de industrias encontradas para cada zona de la localidad, en 107 donde los aportes por hierro se asocian a la industria metalmecánica, la presencia de amonio ocasionada por el uso de piridina para la fijación de colorantes en las tintorerías, y la presencia de fluoruro por el uso de criolita en la fundición de metales no ferrosos. En la localidad de Kennedy, se encontró únicamente para la zona expuesta, y está determinada por la presencia de cromo con un 27% y asociado a industrias dedicadas a la elaboración de piezas de bronce y a la elaboración de piezas de concreto, y a la presencia de zinc relacionado con la industria del bronce con un 15%. Teniendo en cuenta que el límite establecido por la EPA para la calidad del aire ambiente en cuanto a material particulado inferior a 2,5 micras durante un periodo promedio de 24 horas es de 35 µg/m3; para la localidad de Fontibón se encontró un promedio de 24 horas de 55,75 µg/m3 y para la localidad de Kennedy de 43,06 µg/m3 evidenciando una excedencia de la norma cercana a 20,75 µg/m3 y 8,06 µg/m3 respectivamente. 108 8. RECOMENDACIONES Emplear un inyector automático de muestras para el HPLC que permita disminuir los errores por inyección de muestras ocasionados por las variaciones de volumen de las muestras, velocidad de inyección de las muestras y presencia de burbujas en la jeringa. Adicionalmente este dispositivo facilita y agiliza el análisis de las muestras. Realizar un estudio similar a este en el que se involucren mas zonas dentro de las localidades y se aumente el periodo de muestreo para caracterizar mejor la composición del material particulado inferior a 2,5 micras en las localidades investigadas, y que permitan identificar mejor las fuentes asociadas a estos contaminantes. Establecer un muestreo para cada localidad en el que se involucren varias épocas del año, para poder determinar las variaciones de contaminantes cambiando factores como la precipitación, la temperatura, la actividad industrial y la cantidad de vehículos. Realizar monitoreos isocinéticos en industrias de interés, teniendo en cuenta su ubicación con respecto a los puntos de muestreo, con el fin de establecer perfiles de emisión de las fuentes y poderlos comparar con los resultados obtenidos en dichos puntos. Esto además permite realizar la corrida de un modelo que integre mayor cantidad de variables como el CMB, permitiendo así obtener asociaciones más acertadas. Actualizar anualmente el inventario de Industrias de la Secretaría Distrital de Ambiente pues este resulta ser el punto de partida para los análisis concernientes a la asociación con fuentes y de la veracidad de su información depende el grado de efectividad y credibilidad de los estudios que se realicen. 109 9. BIBLIOGRAFÍA ACERCAR. Combustión, planes de acción para el mejoramiento ambiental. 1999. AHMED A. El-Abssawy. Indoor-Outdoor Relationship of Suspended Particulate Matter and it’s Chemical Composition at Different Sizes. 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Así, se ha comprobado que en el hemisferio norte existe un viento dominante, del Oeste, a nivel de la tropopausa, de velocidad media de 35m/seg. Esto hace que cualquier contaminante emitido a la atmósfera que alcance ese nivel, pueda dispersarse rápidamente alrededor de todo el planeta (a esa velocidad, una partícula da la vuelta a la tierra en 12 días), como ocurre con las erupciones volcánicas o con las explosiones nucleares. Por otra parte, existen movimientos verticales que engendran una circulación atmosférica denominada célula de Hadley, al combinarse los vientos del Oeste con la deriva ascensional existente en las bajas latitudes. El resultado final de estas combinaciones es el intercambio de masas de aire en el hemisferio Norte y el hemisferio sur a nivel troposférico de las zonas ecuatoriales, y la transferencia de masas de aire polar a las zonas tropicales y vicerversa. Por lo que se refiere a los contaminantes, su circulación y dispersión están también influidas de forma determinante por esos movimientos (la formación de cúmulo-nimbos en las zonas tropicales puede originarse a causa de movimientos ascensionales de velocidades del orden de 30m/seg). Tabla 1 Contaminantes atmosféricos que pueden desplazarse a grandes distancias Fase Gaseosa Líquida Sólida Forma Casos básicos Derivados del azufre Derivados del nitrógeno Derivados del carbono Gas Aerosol (líquidos de baja tensión de vapor), líquido Partículas (sólidos que no se sublimen) Muy diversos Muy diversos Fuente: Tratado de la contaminación atmosférica. Modificado por las Autoras 5959 Seoánez, Mariano y otros. Tratado de la contaminación atmosférica: Problemas, tratamiento y gestión. Publicado por Mundi- Prensa Libros, 2002. 1111 Páginas 117 2. Turbulencia atmosférica Podemos describir la turbulencia atmosférica como un movimiento caótico, desordenado y aleatorio, parecido a la agitación molecular, pero a gran escala. Las turbulencias en las capas bajas de la atmósfera constituyen el mecanismo fundamental de la difusión de los contaminantes. Provocan mezclas intensas de diferentes capas de aire, originando fenómenos de dilución y por tanto de disminución de la concentración de esos contaminantes. 3. Difusión de Contaminantes en zonas Industriales y Urbanas Las zonas urbanizadas incrementan enormemente los fenómenos de turbulencia, pues aumenta mucho la rugosidad de la superficie del suelo y el almacenamiento de calor, si comparamos con el entorno. Una zona industrial o urbana se distingue de su entorno agrario (agroforestal o natural) por tener unas características climático ambientales que la definen: Aglomeración humana Industrias que emiten contaminantes Ruido Infraestructuras de servicios: o Transporte o Agua potable o Aguas residuales o Residuos urbanos o Residuos peligrosos o Redes de carreteras y ferrocarriles de acceso Calefacción Refrigeración Calles, avenidas y plazas Zonas verdes En esta situación, el resultado básico es que la zona urbanizada tiene, respecto a su entorno: Más rugosidad Más sequía ambiental (menos humedad relativa) Más temperatura La distribución de temperaturas, puede clasificarse según tres regímenes más o menos diferenciados: Días soleados de viento: No existe casi diferencia entre el perfil de temperaturas de una zona industrial o urbana y el de su entorno. 118 Noches de viento suave: en esta situación es frecuente que se forme una capa de mezcla sobre la zona urbanizada, mientras que en su entorno la situación es estable. Noches de calma: Es relativamente frecuente que se forme una célula de convección como consecuencia de la constitución de una isla de calor. 4. Transporte y dispersión de contaminantes Para conocer y calcular el transporte y la dispersión de los contaminantes en la atmósfera se debe tomar como base el principio de continuidad-conservación, que puede representarse así: siendo: A= Dimensión del medio (volumen) Fe=Flujo entrante Fs= Fuente (ejemplo, chimenea) P= Pozo (ejemplo, absorción de contaminantes por una cubierta vegetal) Variación de la masa por unidad de tiempo Este principio se aplica en la baja atmósfera para la masa de contaminantes, para el caudal del fluido (masa de aire con contaminantes desplazándose), para su energía cinética y para su energía térmica. Los mecanismos que intervienen en los desplazamientos (aportes y salidas de las masas de aire con contaminantes) y en el análisis de este principio, son básicamente los siguientes: Advección: Flujos de entrada y de salida de contaminantes arrastrados por el viento. Depende de la velocidad y dirección de viento. Dilución: Es otorgada a la velocidad del viento, que cuando mayor sea más dilución provocará, pues para una emisión constante de contaminante, el caudal de aire que provoca la dilución aumentará en la medida en que aumente la velocidad del viento (más volumen de aire para una misma cantidad de contaminante). Flujo turbulento: El régimen de turbulencia se expresa con la relación: R(f)=KxG, siendo: R(f)= Relación del flujo K= Coeficiente de dispersión G= Gradiente de concentración de contaminantes Estado térmico de la atmósfera: puede acelerar o frenar la dispersión vertical de los contaminantes. A medida que aumenta la estabilidad térmica atmosférica, los máximos de concentración de contaminantes se alejan de los puntos de emisión. El estado térmico de la atmósfera determina la altitud de la capa de mezcla o la altura de mezcla, que se refiere a una capa de aire en la que se distribuyen los contaminantes. 119 Efectos fuente-pozo: Añadir contaminantes (fuente) o consumirlos (pozo) supone alterar en uno o en otro sentido el contenido en contaminantes (concentración y composición). Altura de emisión: Es el factor determinante en las inmisiones a nivel del suelo, que serán menores en función (en parte) de la altura de la fuente de emisión. Presencia de obstáculos: Un obstáculo provoca torbellinos y turbulencia que favorecen la dispersión. Precipitaciones verticales: La lluvia o la nieve al arrastrar parte de los contaminantes hacia el suelo, modifican sus niveles de presencia en el aire. Reacciones fotoquímicas: en la atmósfera y en presencia de la luz, humedad y temperaturas apropiadas, se desarrollan una serie de reacciones que pueden frenar o favorecer la dispersión. 120 Anexo 2 Cinética de Reacción de los Componentes del Material Particulado 1. Sulfatos60 Los sulfatos son producidos por reacciones en fase gas y líquidas. Las principales reacciones en fase gaseosa envuelve la oxidación del dióxido de azufre por el radical hidroxilo. La secuencia de reacciones se puede expresar de la siguiente manera: (1) (2) (3) La reacción de oxidación de SO2 por OH, ecuación (1), es la que limita la velocidad de formación de ácido sulfúrico en este mecanismo, en donde el tiempo de vida del dióxido de azufre frente al radical hidroxilo es de 1 a 2 semanas. El ácido sulfúrico producido en fase gas, puede incorporarse al MP por condensación y así llevar a la formación de sulfatos en fase sólida. Esto es debido a su baja volatilidad. (4) (5) (6) Otro mecanismo de formación de sulfatos es a partir de la solubilización del SO2, el que se hidrata formando ácido sulfuroso (H2SO3) y posteriormente bisulfito (HSO3-). El bisulfito reacciona en fase líquida con OH, HO2 Y RO2. Se ha logrado establecer como principal vía de producción de sulfato, en medio acuoso, la reacción de radicales hidroxilos con bisulfito y/o sulfito (SO32-), lo que produce en una primera etapa el radical aniónico persulfito (SO3-). La disolución de estas especies químicas puede ser descrita mediante la ley de Henry y puede ser expresada mediante la siguiente secuencia de reacciones: (7) (8) (9) (10) 60 Morales, Raúl G E. Contaminación atmosférica urbana: Episodios críticos de contaminación ambiental en la ciudad de Santiago. Editorial Universitaria, 2006 121 Posteriormente el SO3- reacciona rápidamente con oxígeno disuelto para producir el radical aniónico peroximonosulfato (SO5-). (11) Esta reacción sólo procede en presencia de Fe3+ y Mg2+, que actúan como catalizadores. El SO5- posteriormente puede reaccionar con otras especies que contienen azufre como HSO3- , SO3- y SO32- para formar SO5- y SO4- , mediante las siguientes reacciones: (12) (13) Sin embargo, estas reacciones son lentas y el principal mecanismo resulta ser la diferenciación del mismo radical peroximonosulfato, que forma por un lado radical sulfato amónico y por otro peroxidisulfato, siendo la reacción descrita por la ecuación (15) cuatro veces más lenta que la otra. (14) (15) Finalmente el radical sulfato puede reaccionar rápidamente con HSO3- para producir finalmente sulfato (16) Otros oxidantes que pueden conducir a la formación de sulfato son ozono (O3) y peróxidos (HO2 y ROOH). Según su solubilidad pueden estar disponibles en la fase acuosa del MP y, de ese modo, conducir a la formación de sulfatos de acuerdo a las siguientes reacciones: (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) 122 En general, las reacciones que hemos visto en medio acuoso son: función del pH, temperatura, fuerza iónica y están sujetas a la presencia de catalizadores. Por consiguiente, la tasa de formación de sulfatos es dependiente del pH. De modo que a pH menor a 5 el mecanismo de oxidación del SO2 ocurre preferentemente por la reacción con peróxido de hidrógeno, peróxidos orgánicos y oxígeno, esta última reacción catalizada por metales tales como hierro y manganeso, mientras que a pH mayor, la oxidación ocurre preferentemente con ozono. Es necesario mencionar que la oxidación de SO2 por O3 es extremadamente lenta en la fase gas, contrariamente a lo que ocurre en medio acuoso. Otras vías de formación de sulfato involucran al cloruro disuelto: (25) (26) Y la vía del dióxido de nitrógeno disuelto reacciona con HSO3- para dar SO4-, pero la eficiencia de esta reacción está limitad por la baja solubilidad del NO2. (27) Por otra parte, el amoníaco es para todos los propósitos prácticos la única base en fase de gas y su participación en reacciones fotoquímicas es insignificante. El amoníaco se puede incorporar al medio acuoso y con el ácido sulfúrico formar las sales correspondientes al amonio. El amoníaco convierte el ácido sulfúrico puro, extremadamente ácido, a su forma menos ácida (bisulfato), y si hay bastante amoníaco está presente como bisulfato de amonio. (28) (29) (30) La coexistencia de estas especies está determinada por la concentración de amonio y su solubilidad. De este modo, si la razón de NH3/H2SO4, en concentración, está en el orden de 0,5 en la fase acuosa, se encontrarán en ésta principalmente ácido sulfúrico, en cambio si la relación cambia a 2,0 en amoníaco disponible neutralizará el ácido sulfúrico disponible, con la consecuente formación de bisulfato, mientras que la sal (NH4)3H(SO4)2(S) gradualmente se transformará a NH4HSO4(s). La especie dominante dependerá de la humedad relativa, así a 25°C y baja humedad relativa, del orden del 30% dominará el ácido sulfúrico, mientras que a alta humedad relativa (70%) lo hará el bisulfato. El ácido sulfúrico puede reaccionar con sales produciendo sulfatos sólidos. (31) (32) 123 (33) En cuanto al tamaño del MP de sulfato formados por reacciones en fase líquida, estos presentan diámetros que van desde 0,5 a 1,0 µm, mientras que los producidos por reacciones en fase gaseosa presentan diámetros aerodinámicos que van desde 0,1 a 0,4 µm. Las reacciones que se han visto, se presentan en la figura 1, en donde queda en evidencia el ciclo de formación del sulfato tanto en fase gas como líquida. Figura 1 Esquema del ciclo de formación de sulfatos en material particulado Fuente: Contaminación atmosférica Urbana. Modificado por las autoras 2. Nitratos61 El nitrato al igual que el sulfato, es formado mediante una serie de reacciones químicas que involucran la formación de ácido nítrico (HNO3). El proceso dominante durante el día es la oxidación del dióxido de nitrógeno (NO2) con el radical hidroxilo (OH). (34) El ácido nítrico en el día puede fotolizar y por otra parte reaccionar con radicales hidroxilo para formar radical nitrato, de allí que este mecanismo de formación de nitratos se vea desfavorecido en el transcurso del día. (35) (36) Así mismo, durante la noche existe formación de ácido nítrico a partir de la oxidación de NO2 por O3 y posterior formación de pentóxido de dinitrógeno (N205): 61 Morales, Raúl G E. Contaminación atmosférica urbana: Episodios críticos de contaminación ambiental en la ciudad de Santiago. Editorial Universitaria, 2006 124 (37) (38) (39) En donde N2O5, NO3 y NO2 se encuentran en equilibrio térmico y las reacciones (38) y (39) previenen la regeneración de NO2. El N2O5 es probablemente, al igual que el radical NO3, una de las especies de mayor reactividad en fase acuosa durante la noche, es porque el NO3 es rápidamente fotolizado en el transcurso del día. (40) (41) La reacción de hidrólisis de N205 ocurre con agua líquida, siendo lenta en fase gas, y el ácido formado se puede encontrar en estado gaseoso o líquido, lo que depende de la humedad relativa y de las presiones parciales de las especies reactantes. Así mismo, esta transformación está limitada por la difusión de N205 desde la fase de gas a la fase líquida, pero una vez que se encuentran en la fase líquida la reacción es instantánea, de modo que la disolución de N205 es irreversible. Es necesario tener en cuenta que el radical nitrato tiene largo tiempo de vida en fase gaseosa, por lo que tiene una alta probabilidad de ser incorporado a la fase acuosa, a pesar de presentar una baja solubilidad. Sin embargo, al disolverse puede reaccionar con iones cloruros disueltos (Cl-), con la consecuente formación de ión nitrato y cloro atómico, es una reacción extremadamente rápida y en la que el radical nitrato es removido permanentemente de la fase gaseosa, pudiendo intercambiarse el cloro a la fase gaseosa. (42) Así mismo la presencia de sales de sodio pueden conducir a la formación de ión nitrato: (43) (44) A diferencia del ácido sulfúrico, el ácido nítrico es volátil, por lo tanto se encuentra preferentemente en la fase gaseosa. Sin embargo, el ácido nítrico presenta una alta reactividad en presencia de amoníaco, produciendo nitrato de amonio, favorecido principalmente a bajas temperaturas y alta humedad relativa. 125 (45) El nitrato de amonio puede existir como solución sólida cristalina o acuosa. El sólido cristalino es la forma dominante en humedades relativas por debajo del 60%, a 25°C. Consecuentemente, las concentraciones del nitrato de amonio son a menudo más altas durante la noche o durante los períodos más fríos del año. La oxidación de NOx a ácido nítrico en fase acuosa, está limitada por las condiciones atmosféricas y su aporte resulta ser despreciable frente a los otros mecanismos de formación. Las reacciones que describen el proceso son: (46) (47) La principal vía de formación de ácido nítrico es fase acuosa, de acuerdo a la información disponible, es consistente con la producción de ácido nitroso (HONO). Ésta se produce mediante reacciones heterogéneas que involucra la reacción de NO2 y H2O, para las que han postulado las siguientes reacciones: (48) (49) Estudios más reciente han demostrado que las superficies carbonosas, como partículas de hollín, son particularmente reactivas y pueden representar un substrato importante para la formación de HONO, Durante el día esta reacción no resulta efectiva por la eficiente fotólisis que experimenta el HONO, que se conforma en la principal fuente de OH cuando, en las primeras horas de la mañana, otras fuentes son menores. (50) De acuerdo a lo que se ha analizado, se puede representar la formación de material particulado con contenido de nitrato mediante el esquema de la figura 2. 126 Figura 2 Esquema del ciclo de formación de nitrato en material particulado Fuente: Contaminación atmosférica Urbana. Modificado por las autoras 3. Amonio62 El amoniaco es la principal, y casi exclusiva, base a nivel atmosférico en fase gas, pero con una participación prácticamente despreciable en reacciones fotoquímicas. Los mecanismos de remoción proceden mediante la reacción (51), con radicales hidroxilos, formando amina en una reacción que es poco favorable. También, está la formación de sales de amonio producto de la reacción con ácidos en fase gas formando sales de amonio. Sin embargo, este mecanismo resulta ser demasiado lento en comparación con la remoción vía formación de amonio por solubilización del amoníaco o su reacción directa con ácidos para formar sales de amonio, como por ejemplo se presenta en las reacciones (28) a la (30) y (45). (51) (28) (29) (30) (45) El MP que presentan altas concentraciones de amonio se encuentran en la fracción fina. De este modo, la concentración del material particulado en dicho rango de tamaños resulta altamente dependiente de la cantidad de amoníaco disponible, es decir, del amonio disponible, a la composición química de la atmósfera y a la disponibilidad de sulfato y nitrato, para formar las sales correspondientes. 62 Morales, Raúl G E. Contaminación atmosférica urbana: Episodios críticos de contaminación ambiental en la ciudad de Santiago. Editorial Universitaria, 2006 127 4. Metales63 Los metales se pueden encontrar en fases sólidas y gaseosas. Pueden ser fijados por adsorción en partículas preexistentes y por otra parte formados a partir de la erosión de suelos, de modo que se podrán encontrar en material particulado con diámetros aerodinámicos que van de 0,01 a 100 µm, dependiendo de su mecanismo de formación. Los metales presentes en el MP participan activamente en la química atmosférica, actuando como catalizadores de diferentes reacciones químicas. Tal es el caso de Fe y Mn que catalizan la oxidación de dióxido de azufre a sulfato, esta oxidación que puede ocurrir mediante el mecanismo dado por las reacciones (7), (8), (9), (10) y (24), en presencia de Fe3+ procede mediante u mecanismo alternativo, el que puede ser expresado por: (46) (47) (48) Una consecuencia importante de este proceso catalítico radica en que las especies oxidantes tales como OH y/o O3 no son requeridas para la formación de sulfato. 5. Derivados del flúor64 Los halógenos y compuestos “productores de sales” son electronegativos (máxima electronegatividad en el flúor) y plantean grandes problemas en lo que se refiere a la contaminación atmosférica, principalmente el flúor y sus derivados. Casi todas las emisiones de halógenos a la atmósfera se deben a actividades industriales. El flúor existe en la atmósfera en forma natural como gas y en algunas partículas, aunque en muy baja concentración. Las principales fuentes de flúor y derivados son la industria del aluminio, que utilizan F6AlNa3 (criolitas) como fundentes, y las plantas de fabricación de derivados de flúor. Las fábricas de abonos fosforados y las industrias que utilizan compuestos silíceos y arcillas también producen emisiones de flúor, aunque en menor cantidad que los casos citados anteriormente. En las zonas industriales donde se emiten flúor y sus derivados, y en su entorno, la concentración de flúor puede llegar hasta 5µg/m3, pero al ser acumulativo, puede causar graves daños a la vegetación y a la fauna. El flúor nunca se presenta aislado, sino que lo hace formando compuestos, principalmente el ácido fluosilícico. 63 Morales, Raúl G E. Contaminación atmosférica urbana: Episodios críticos de contaminación ambiental en la ciudad de Santiago. Editorial Universitaria, 2006 64 Seoánez, Mariano y otros. Tratado de la contaminación atmosférica: Problemas, tratamiento y gestión. Publicado por Mundi- Prensa Libros, 2002. 1111 Páginas 128 En los suelos actúa formando fluoruros, al actuar el ácido fluorhídrico sobre los silicatos: (49) Si el gas se hidroliza se forman ácidos: (50) Los compuestos de flúor contaminantes pueden ser partículas sólidas o gases, siendo los principales, entre las primeras, las criolitas o los fluoruros sódicos o de aluminio y, entre los segundos, el ácido fluorhídrico y el ácido fluosilícico. 129 Anexo 3 Ubicación de las Industrias con respecto al Jardín Infantil Rafael Pombo RMCAB- Estación Fontibón J.I Rafael Pombo Tipo de Industrias Metalmecánica Restaurante Tintorería Agroalimentario Tipo de Combustible Hoteles - Moteles Lavandería Químico Caucho Minería Gas Natural ACPM Carbón Gas Propano GLP Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. Modificado por las autoras 130 Anexo 4 Ubicación de las Industrias con respecto al Jardín Infantil Santo Cristo J.I Santo Cristo RMCAB- Estación Fontibón Tipo de Industrias Metalmecánica Restaurante Tintorería Agroalimentario Tipo de Combustible Lavandería Químico Caucho Gas Natural ACPM Carbón GLP Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. Modificado por las autoras 131 Anexo 5 Ubicación de las Industrias con respecto al Hogar Infantil Solidaridad por Colombia H.I. Solidaridad RMCAB- Estación Kennedy Tipo de Industrias Tipo de Combustible Metalmecánica Restaurante Plásticos Minería Gas Natural Electricidad Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. Modificado por las autoras 132 Anexo 6 Ubicación de las Industrias con respecto al Hogar Infantil Timiza RMCAB- Estación Kennedy H.I. Timiza Tipo de Industrias Metalmecánica Restaurante Tintorería Tipo de Combustible Hoteles - Moteles Lavandería Agroalimentario Gas Natural ACPM Carbón Fuente: Mapa Callejero 2007, Alcaldía mayor de Bogotá. Modificado por las autoras 133 Anexo 7 Protocolo para la Toma de Muestra de Material Particulado en Muestreador OMNI PM2.5 ACTIVIDADES PRE – MUESTREO I. SELECCIÓN DE LOS FILTROS Debe haber una inspección de cada filtro a contra luz para detectar posibles orificios u otras imperfecciones, los filtros deben manejarse con pinzas y guantes. Material: filtros de fibra de cuarzo u otro material relativamente inerte y no higroscópico. Tamaño: 47 mm de diámetro. Calidad del filtro: No debe presentar ninguna perforación, daño o agrietamiento del material. pH: de 6 a 10. Integridad: 2.4 mg como máxima pérdida de peso. Resistencia al rasgado: mínimo 500 g para tiras de filtro de 20 mm de ancho, cortado en el sentido de la dimensión de menor resistencia. Fragilidad: Cuando se hace un doblez longitudinal no debe presentarse rajadura o separación del material. II. ACONDICIONAMIENTO DEL FILTRO 1. Se acondiciona el filtro en el desecador durante 36 horas (preferiblemente en una caja de petri destapada). La humedad debe controlarse en menos de 50 ± 5 % de la humedad relativa. 2. La temperatura debe controlarse entre 15 °C y 30°C con una variación admisible de 3°C, durante el periodo de equilibrio. Control de calidad: El proceso de acondicionamiento de los filtros busca ajustar el filtro a las condiciones locales de trabajo y básicamente la eliminación de la humedad, para lo cual se coloca el filtro dentro de un desecador, este requiere como procedimiento de control de calidad que la silica 134 gel empleada en la desecación se trata térmicamente una vez cada semana a 103ºC ±2 durante 45 minutos, teniendo como referencia el color de la silica gel que deberá ser siempre azul. III. PESAJE E IDENTIFICACIÓN DE LOS FILTROS a. Se identifica y se pesa el filtro acondicionado y luego se registra el valor obtenido. Una vez termine el periodo de acondicionamiento los filtros son pesados y guardados en una caja de Petri marcada o en su defecto en un sobre. El peso de los filtros se registra con su correspondiente identificación. b. Usando guantes y con pinzas metálicas se toma el filtro teniendo cuidado de contaminar el filtro con los guantes c. Se coloca el filtro en una caja de Petri, beaker o vidrio de reloj previamente tarado, se lleva a la balanza y se registra el valor obtenido. Control de calidad: o Precisión: Para esta parte deberá realizar el pesaje de un filtro, por cada lote filtros, antes del muestreo por lo menos 5 veces, con el ánimo de establecer la precisión para la balanza, para lo cual deberá calcular la desviación estándar (S) y la media (x) del total de repeticiones y con ellas calcular la precisión mediante la siguiente ecuación: o Exactitud: Mediante el empleo de un patrón certificado de peso, se realizar el pesaje durante cinco (5) consecutivas con el fin de verificar el peso registrado por la balanza frente a su valor de certificación, ello permitirá comparar el valor teórico frente al experimental y conducirá al establecimiento de la exactitud mediante la siguiente ecuación: o Blancos de referencia: Blanco de trasporte Blanco de almacenamiento Blanco de laboratorio Blanco de reactivos. 135 Precisión (%) 100 * Exactitud (%) 2S x 100 * S - x S o Porcentaje de cumplimiento: Este porcentaje se establece con el fin de verificar el cumplimiento con respecto a periodos mínimos de muestreo es decir, 24 ±1, de manera que, el porcentaje de cumplimiento se establecerá comparando el periodo muestreado frente al valor de referencia, que es de 24 horas y frente al Nº de filtros enviado frente a los rechazados, en consecuencia el cálculo se establece así: C Low - vol (%) C f (%) N horas muestreadas por muestra *100 24 horas muestra Nº Filtros preparados y enviados *100 Nº filtros rechazados y perdidos IV. REVISIÓN PREMUESTREO DEL MUESTREADOR OMNI (LOW-VOL) o Revisión del estado del módulo de muestreo: Se realiza con el ánimo de verificar fisuras o alteraciones que indiquen el mal estado del equipo. o Revisión del Inlet: verificar que no tenga golpes y las piezas estén completas, asegurar que el inlet corresponda a PM10. V. CALIBRACIÓN La calibración del muestreador Low-vol es necesaria para establecer la comparación de las mediciones de campo con relación a un estándar primario mediante un patrón de transferencia de flujo, presión y temperatura. Para ello se emplea el calibrador TRICAL. 1. Equipo requerido Calibrador TRICAL Manguera Nota: *Calibre siempre con un filtro limpio en el portafiltros como usualmente se instala antes de iniciar el monitoreo. 136 *El calibrador que se emplee debe ubicarse en una superficie plana, fija y reposada. *Limpie siempre el Inlet del muestreador con agua jabonosa o si es posible haga el lavado con ultrasonido. 2. Procedimiento 2.1 Operación del calibrador TRICAL Seleccione e instale el Venturi correspondiente al flujo de operación del OMNI (con los “O” Ring visibles) o Venturi #1 = 6 – 30 Lpm o Venturi #2 = 1.2 – 6 Lpm o Venturi #3 = 0.1 – 1.2 Lpm En la parte superior del venturi instale el tubo adaptador del diámetro apropiado y conecte la manguera que comunicará el flujo de succión del muestreador OMNI con el TRICAL. Cuando encienda el TRICAL de un tiempo de estabilización de la temperatura y seguidamente realice la calibración del equipo muestreador como se describe en el siguiente numeral. 2.2 Calibración del muestreador OMNI Encienda el equipo con el botón I/O Seleccione la opción “Set Fcns/Cal” en el menú principal del equipo. Determine la fecha y hora actual accediendo a la opción “Date and time”con el botón Enter. Ajuste la Temperatura que reporta el TRICAL usando los botones “Up” y “Down” Para calibrar la presión barométrica Presione Enter en la opción “Cal BP”. Compare la lectura de la presión barométrica del OMNI con la que registra el TRICAL u otro estándar de comparación. Si estos valores 137 difieren, ajuste el valor numérico del OMNI usando los botones “Up” y “Down”. Presione Enter para aceptar. La calibración del flujo del OMNI se puede realizar en forma MANUAL o AUTOMÁTICA (la más recomendada) accediendo a la función “Cal flow Rate”. Nota: * Para la calibración del flujo la bomba del muestreador y el TRICAL deben estar conectados con la manguera libre de obstrucciones o dobleces Si desea la Calibración manual del flujo seleccione con el botón Enter la Opción “Manual” y la bomba se encenderá automáticamente Con los botones “Up” y “Down” ajuste la velocidad del flujo del OMNI hasta que coincida con la que registra el TRICAL y cuando éste valor esté igual en ambas pantallas presione Enter para aceptar la calibración. En caso de calibrar con el Modo Automático cerciórese de conectar primero el OMNI y el TRICAL usando el cable serial como se muestra en la figura Encienda el TRICAL y acceda a la opción “triCal” del menú de calibración. La bomba se encenderá automáticamente y el sistema ajustará la velocidad del motor de la bomba. Cuando la lectura de flujo del OMNI sea estable presione el botón Enter Determine las Unidades de Presión Barométrica accediendo a la opción CON EL Botón Enter. Seleccione las unidades deseadas con Enter 138 ACTIVIDADES DURANTE EL MUESTREO V. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS OMNI – PM2.5 Inlet intercambiable de material particulado. Porta filtros de 47 mm de diámetro. Registro de variables de monitoreo (Temperatura, Presión y Flujo de aire). Seguimiento continuo de variables Batería interna y conexión a corriente eléctrica. Tiempo de operación de batería: 30 horas Vida útil de la batería: 1000 ciclos de carga (después de descarga total) Vida útil de la válvula: 4000 horas. Nota: *Registre en los formatos las horas de funcionamiento *Se recomienda el uso de un estabilizador VI. INSTALACIÓN DEL FILTRO Y ARRANQUE DEL EQUIPO Limpieza de portafiltros y del casstette: Es necesario realizar una limpieza integral del portafiltro, con el ánimo de remover cualquier traza de partículas del mismo y así evitar la contaminación del filtro. Para este procedimiento se recomienda el empleo de un paño absorbente compacto (Que no libere partículas al portafiltro) Para la instalación del filtro es necesario tomar todas las medidas de seguridad necesarias para evitar la contaminación del filtro en el proceso. Así, como elementos se recomiendan: o o o Guantes de látex Pinzas plásticas Tapabocas 139 1. Remueva cuidadosamente el filtro de la muestra anterior y guárdelo en la caja de Petri, realice la manipulación siempre con guantes de látex nuevos para evitar contaminación del filtro. 2. Limpie el portafiltros y el cassette como se describió al inicio de este numeral. 3. Ubique el filtro nuevo con la cara rugosa hacia arriba. 4. Ensamble el portafiltros y el Inlet en el muestreador OMNI Nota: Si el inlet no está puesto, la bomba que succiona el aire no se encenderá 5. Encienda el equipo con el botón I/O, aparecerá la primera pantalla en “Main Menu” 6. La Opción “Run Now” da inicio un evento de muestreo ya configurado 7. Para Configurar e iniciar un nuevo evento de muestreo Acceda a la opción “Run Programmed” 8. Con la Opción “Select Delay” se presentan dos opciones de configuración: Opción 1: que el muestreo inicie a media noche “Start @Midnight” Opción 2: o se podrá definir un tiempo antes de que se dé inicio al evento de muestreo con la opción “Select Delay” Opción 1, “Start @Midnight”: o Esta programación será para que el muestreo inicie a media noche. Opción 2, “Select Delay”: o En esta programación se podrá definir un tiempo en días, horas y minutos para el inicio del muestreo 140 9. Con la Opción “Select Duration” se presentan dos opciones de configuración: “Run for 24 Hours”: Como configuración de duración total de muestreo “Select Duration”. Define un tiempo específico de duración del muestreo diferente a 24 horas (en horas y minutos) 10. Accediendo a “Start run” se dará inicio al periodo de muestreo Nota: *Una vez iniciado el muestro es posible detenerlo presionando el botón Enter. *Los eventos de muestreo detenidos se reanudan con la opción “Run Now” VII. DESCARGA DE DATOS 1. Conecte el cable serial estándar 9-pin RS232 entre el puerto serial del OMNI y el puerto USB del computador 2. Abra el icono del programa frmOMNI_software 3. Seleccione el pueto por el cual se hará la descarga 4. Seleccione la opción “Download” Los datos del muestreo aparecerán en la pantalla 5. Para guardar el archivo seleccione el menú “File” seguido de “Save as” y de un nombre al archivo. Los datos serán creados en un archivo con extensión “*.txt” 141 VII. RECOLECCIÓN, TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO DE LA MUESTRA. Antes de iniciar el proceso de monitoreo es necesario revisar la cadena de custodia, así como el filtro para la toma de muestra y contramuestra, para posteriormente diligenciar y firmar el formato: cadena de custodia. Retire cuidadosamente el cassette del portafiltro que soporta el filtro Remueva cuidadosamente el filtro de cuarzo y guárdelo en la caja de petri sin tocar o alterar la cara que retiene el material particulado Envuelva la caja de petri con la muestra en el papel aluminio que se limpió previamente con hexano y guárdelos en el sobre de manila, identifique y marque los sobres de manila Registre los datos de campo como condiciones ambientales (temperatura y presión barométrica), hora de término y el tiempo transcurrido, siguiendo la cadena de custodia anexa. Transporte la muestra en condiciones de temperatura menor o iguales a 4°C (+/- 2°C), para lo cual será necesario emplear neveras de poliuretano pequeñas que permitirán la temperatura de trasporte gracias al empleo de pilas de gel que permitirán la refrigeración de las muestras sin contaminar las mismas. NOTA: La refrigeración es fundamental para evitar la descomposición termina de sustancias como los HAP`s, Nitratos, sulfatos y amonio, que posteriormente serán analizadas como componentes del material particulado colectado. Anote en la hoja de registro del filtro aspectos adicionales de interés como las condiciones meteorológicas, actividades de construcción cercanas o las posibles interferencias o actividades específicas de la persona o área que pudieran afectar la representatividad de la muestra. 142 Anexo 8 Protocolo de Extracción y Filtrado HPLC 143 Anexo 9 Protocolo de preparación de soluciones HPLC 148 Anexo 10 Protocolo de Manejo HPLC 152 Anexo 11 Protocolo calidad y Validación HPLC 182 Anexo 12 Protocolo Limpieza Elementos HPLC 190 Anexo 13 Protocolo de Extracción y Medición de Metales en Filtros de Aire por Medio del Equipo de Absorción Atómica (EAA)65 1. PREPARACIÓN DE LA MUESTRA ATMOSFÉRICA 1.1 Acondicionamiento Los filtros son transportados desde cada lugar de medición hasta las instalaciones del Laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad De La Salle, durante el recorrido se les proporciona un ambiente de baja humedad con bolsas de silica gel, ello para evitar alteraciones que puedan ocasionar errores al momento de pesar. Una vez llegan, los filtros son introducidos al desecador durante 36 horas para el respectivo acondicionamiento. Ver figura 1. Figura 1. Transporte del filtro. Desecador. Fuente: Las autoras, 2009. 1.2 Selección y Corte de los ¾ Antes de continuar, es necesario identificar plenamente los filtros con las cuales se va a trabajar, para esto es de gran utilidad contar con un calendario ya que facilitará la selección de acuerdo a los días. Posteriormente se procede a cortar ¾ del total del filtro, estos representarán de aquí en adelante la muestra, este paso debe hacerse con el mayor cuidado posible para evitar contaminar la muestra, entonces se utilizan tijeras de plástico y pinzas metálicas cuyo borde esta aislado con papel vinipel. 1.3 Pesaje Una vez se tienen las muestras, éstas son llevadas a la cámara de pesaje, en la cual encontramos una balanza marca Sartorius, que proporciona datos exactos de seis decimales. 65 PÉREZ PARRA, Brenda Judeny y HERNÁNDEZ, María Angélica. Determinación y análisis de la concentración de metales en material particulado de diámetro inferior a 2.5µm, intradomiciliar y extradomiciliar, en las localidades de Fontibón y Kennedy en Bogotá D.C. Trabajo de Grado Ingeniera Ambiental y Santaria. Bogotá: Universidad de la Salle, 2009. 92p. 195 Figura 2. Pesaje de filtros. Balanza Sartorius. Fuente: Las autoras, 2009. 1.4 Corte de la muestra en pequeños cuadros Luego de haber obtenido el dato de peso de los ¾, se corta la muestra en pequeños cuadros, en el desarrollo de este paso es recomendable poner un vaso de precipitado plástico de 100ml sobre una hoja de papel absorbente, para que en caso de caer un trozo fuera de el, pueda recuperarse sin temor de contaminación. 1.5 Preparación del ácido de extracción Para la preparación del ácido de extracción, se utiliza 1 probeta de 100ml, 2 balones aforados de 500ml y 1 balón aforado de 1L, previamente lavados con ácido de lavado (HNO3 1:1). A continuación la figura 3, describe claramente la preparación. Figura 3. Preparación de ácido de extracción. Fuente: Las autoras, 2009. Esta es una solución de ácido nítrico (HNO3) al 16.35% y ácido clorhídrico (HCl) al 5.55% necesaria para la extracción de la muestra. En la figura 4, se muestra como debe quedar la preparación. 196 Figura 4. Ácido de extracción Fuente: Las autoras, 2009. 1.6 Incorporación de ácido Se agrega a cada vaso de precipitado, 30ml de ácido de extracción y se procede a tapar con papel vinipel, cada vaso debe estar previamente etiquetado con el nombre y la fecha respectiva. Ver figura 5. Figura 5. Muestras cortadas en cuadros con ácido de extracción. Fuente: Las autoras, 2009. 1.7 Extracción El equipo utilizado para la extracción se llama Ultrasonido, el cual solo tiene capacidad para 16 vasos de precipitado, una vez introducidos se debe agregar agua hasta que el nivel quede justo por debajo del nivel de ácido, lo anterior se realiza con el fin de estabilizar a los mismos. Hecho esto, se tapa, se enciende y se gira la perilla de temperatura hasta 60ºC y la del temporizador hasta 30 minutos. La extracción dura en total 3 horas, por lo que se deben cumplir 6 ciclos de 30 minutos. 197 Figura 6. Ultrasonido. Fuente: Las autoras, 2009. 1.8 Enfriamiento Al terminar las 3 horas de extracción, se retiran las muestras del ultrasonido y se dejan a temperatura ambiente durante 20 minutos aproximadamente, para lograr una significativa pérdida de calor, representada en enfriamiento de la muestra. 1.9 Filtración Las muestras se filtran con el objetivo de desechar el material insoluble, este paso es muy importante ya que evita daños al equipo de medición. El procedimiento consiste en introducir a un balón aforado de 50ml un embudo con papel filtro de tamaño mediano, luego se afora con agua desionizada y se agita hasta obtener una muestra homogénea, finalmente se envasa en frascos de 50ml. El material de vidrio a utilizar se debe lavar con ácido de nítrico al 50%. Figura 7. Proceso de filtración. Fuente: Las autoras, 2009. 1.10 Pipeteo Luego de la filtración por cada muestra se obtiene un frasco de 50ml, de éste se procede a pipetear las cantidades requeridas para la medición de cada metal, ver figura 8. 198 Figura 8. Pipeteado. Fuente: Las autoras, 2009 En la tabla 1 se especifican las cantidades a envasar en cada frasco, el cual debe estar previamente etiquetado con el nombre del metal, el lugar del medición y la fecha. 1.11 Verificación de interferencia Para evitar alteraciones durante la lectura de cada uno de los metales, se debe eliminar la interferencia que ocasionalmente pueda contener la muestra. Para ello se adiciona a las muestras el reactivo correspondiente en la tabla 2. Los metales que no poseen interferencia significativa por algún otro elemento pueden ser leídos directamente. 2. PREPARACIÓN DE EQUIPOS 10.1 Conexión Es necesario enchufar al tomacorriente los cables que alimentan al equipo de espectrofotometría de absorción atómica (EAA) y a la computadora. 199 2.2 Encendido y Apagado A continuación se muestra la forma y el orden a seguir para encender y apagar el equipo de EAA y la computadora. Paso 1. Encienda la computadora. Paso 2. Oprima test para encender la UPS. Paso 3. Encienda el EAA. Paso 4. Encienda el sistema de ventilación del área de trabajo (extractor). Paso 5. Gire la válvula de gas a utilizar y ajuste la presión. Paso 6. Seleccione el quemador a utilizar. Paso 7. Realice los ajustes pertinentes para leer cada uno de los metales. Paso 8. Cierre la válvula del gas. Paso 9. Apague el sistema de ventilación del área de trabajo (extractor). Paso 10. Apague el EAA Paso 11. Apague la computadora. 10.2 Sistema de ventilación Para encender el sistema de ventilación basta con oprimir el interruptor, el cual se encuentra a mano derecha del EAA, una vez encendido el gas y humo se extrae por medio de una campana, ubicada encima del equipo. Ver figura 9. Figura 9. Sistema de ventilación. Fuente: Las autoras, 2009. 10.3 Requerimiento de presión Inmediatamente después de abrir la válvula del gas a utilizar, (depende del metal a medir) es necesario revisar los valores de presión que reportan los manómetros a la entrada del equipo, ver figura 10. El sistema requiere un valor recomendado para el acetileno de 12-15 psia y para el oxido nitroso de 60-80psia. La tabla 3 muestra el caudal que debe tener el gas en cada metal. 200 Figura 10. Válvulas y manómetros de los gases. Fuente: Las autoras, 2009. Según el gas utilizado la llama tiene una forma y color definido, en la figura 11 se ven algunos ejemplos. En la tabla 4 se establece el color que debe mostrar la llama en cada metal al momento de medir y la combinación de gases requerida. Figura 11. Llama de Fe, Pb y Zn. Llama de Cr. Fuente: Las autoras, 2009. 2.5 Selección del quemador Según el metal a leer, se selecciona el tipo de quemador. Para la combinación de gases Oxido Nitroso–Acetileno, se utiliza el quemador pequeño, el cual soporta mayor temperatura de llama. Para una combinación de gases Aire–Acetileno, se utiliza el quemador grande. El mal uso del quemador causa daño en el equipo. 201 Figura 12. Tipos de quemadores. Fuente: Las autoras, 2009. El quemador se cambia desplazando la palanca que lo sujeta hacia atrás y haciendo fuerza hacia arriba sobre el quemador. Calibración del quemador El quemador se calibra por medio de una cuadricula que debe quedar a un centímetro por encima de éste, así se comprueba que el haz de luz emitido por la lámpara siempre coincide en el centro de la cuadricula a lo largo del quemador. Para tal proceso el equipo cuenta con tres perillas, una para ajustar la profundidad del quemador, otra para ajustar el quemador transversalmente y una última para ajustar la altura del mismo. 2.6 Verificación de conexión de la lámpara La manera de verificar si la lámpara a utilizar está conectada correctamente al equipo de EAA, es observando si genera un intervalo de longitud aceptable de energía. La radiación proporcionada ha de tener intensidad suficiente, para que en combinación la muestra y el detector generen resultados analíticos precisos y exactos. Además es importante que la fuente proporcione energía de intensidad constante, porque en algunos casos se requiere más de una medición. Figura 13. Lámparas. Fuente: Las autoras, 2009. 202 3. LECTURA DE MUESTRAS EN EL EQUIPO DE EAA 3.1 Preparación de blancos En la preparación de los blancos se debe desarrollar todo el numeral 1, descrito anteriormente para las muestras, a excepción del pesaje, pipeteo e interferencia. Al final se almacenan en frascos de 50ml, debidamente marcados con el nombre BLANCO. Se recomienda preparar 16 blancos en un día, esto con el fin de aprovechar la capacidad máxima del ultrasonido. 3.1 Preparación de patrones Para cada metal se elabora un patrón secundario a partir del patrón primario. La preparación consiste en agregar 5ml de patrón primario en un balón aforado de 50ml y aforar con el disolvente correspondiente a cada metal, y asimismo de éste patrón secundario se preparan los 5 patrones de 50ml cada uno, necesarios para realizar la curva de calibración de cada metal, estos se dejan envasados en los balones aforados de 50ml, debidamente etiquetados con el nombre del metal y la concentración correspondiente. Para lograr mayor exactitud, se deben utilizar micropipetas. En la figura 14 se ve un ejemplo de patrones preparados para Pb. Figura 14. Patrones de Pb. Fuente: Las autoras, 2009. 3.2 Iniciar el programa AA WinLab Analyst La figura 15 muestra la secuencia para dar inicio al programa AA WinLab Analyst. Figura 15. Secuencia del programa. 203 204 205 206 207 4. CONTROL DE CALIDAD. Son aquellas precauciones que se deben tomar a la hora de manipular los materiales de laboratorio y las muestras, así como todos los instrumentos que entrarán en contacto con los elementos de muestreo. Esto para obtener una mayor veracidad en los datos a obtener en el laboratorio. Calidad de los reactivos empleados. Se debe garantizar que todos los reactivos empleados cumplan con la calidad de grado analítico. Lavado de material de vidrio. Todo el material de vidrio que vaya a ser empleado en el procedimiento debe ser lavado previamente con una pequeña cantidad de jabón y enjuagado con abundante agua, seguidamente se lava con ácido nítrico (HNO3) en concentración 1:1, con el fin de eliminar trazas de sustancias orgánicas e inorgánicas que pudieren estar adheridas a la vidriería; por último se enjuaga con agua desionizada. Purgado del material. Antes de la utilización de cualquier recipiente, este debe ser purgado con el mismo solvente que se empleará. Adecuación de los utensilios de manipulación. Los filtros no deben ser manipulados con pinzas o superficies metálicas, ya que estas pueden generar interferencias. Se deben utilizar elementos plásticos, o recubrir las superficies metálicas con papel vinipel previamente lavados con hexano (C6H14). Almacenamiento. Los envases plásticos utilizados para almacenar las muestras, se les deben limpiar en el ultrasonido durante 1 hora, luego estos se secan, además no pueden ser utilizados más de una vez, ya habiéndose usado deben ser desechados. Porcentaje de recuperación. Se emplea para estimar la perdida de cada metal en las etapas de extracción, análisis en el laboratorio; radica básicamente en un balance de masas. Consiste en adicionar una alícuota de solución con concentración conocida del metal a analizar sobre la superficie de un filtro en blanco y acondicionado, realizando después la extracción y su posterior lectura, verificando que la lectura que el equipo de absorción atómica arroje coincida con la concentración de la solución con la cual fue impregnado el filtro. Se calcula aplicando la formula volumen=masa/Concentración de donde se obtiene la masa de entrada conociendo la concentración inyectada y el volumen que se va a inyectar; con esta masa se halla la concentración de salida conociendo con anterioridad el volumen de la muestra. Finalmente, el porcentaje se calcula con los datos de salida de la siguiente manera: 208 Interferencias. Antes de llevar la muestra al Espectrofotómetro de absorción atómica para la lectura, se deben eliminar las interferencias que tenga la muestra para la lectura de algunos metales; estas interferencias pueden producir una lectura mayor o menor de la real. Blancos. El blanco de cada tipo de filtro se realiza para corroborar que el material o medio no aporta analitos que alteren o interfirieran en las concentraciones reportadas. Los blancos que se elaboran para las pruebas de aire son: Blanco de Transporte: Consiste en un filtro que después de haber sido acondicionado y pesado es llevado junto a los otros filtros que serán utilizados durante el muestreo, hasta el lugar de medición y que sin ser utilizado se devuelve en las mismas condiciones. Blanco de Filtros: El blanco para este caso consiste en extraer un filtro que no haya sido utilizado para medición, solo acondicionado por 36 horas. Blanco de Limpieza: Se realiza para verificar que los vasos de precipitado durante el proceso de extracción no presentaran ninguna interferencia. Se realiza leyendo en el EAA el ácido de extracción utilizado para la limpieza de los vasos de precipitado. Patrones. Para cada metal se debe preparar un patrón secundario a partir del patrón primario, que tenga una concentración de 100 mg/L; para esto, de acuerdo a la formula de diluciones, se agregar 5 ml de patrón primario en un balón de 50 ml y se afora con el disolvente correspondiente. A partir de este patrón secundario se preparan los cinco patrones de 50 ml necesarios para realizar la curva de calibración de cada metal. Se recomienda el uso de micropipetas para lograr una mayor exactitud al agregar el volumen de patrón primario o secundario. Ajuste del nebulizador. Para cerciorar la mayor captación de muestra por parte del equipo se debe revisar la señal que este reciba; una vez prendida la llama se abre la ventana de gráficos continuos y haciendo uso del patrón con la concentración característica, se debe ajustar el nebulizador para obtener la señal más alta en la gráfica; antes y después de este procedimiento se debe oprimir “Autozero” en esta misma ventana de gráficos continuos. Curva de calibración. La curva de calibración consiste en una relación lineal entre la concentración y la absorbancia, siendo esta última la variable dependiente. Los patrones de la curva de calibración se preparan a partir de un patrón primario certificado; de este patrón primario se saca una muestra en un recipiente aparte para evitar su contaminación. De esta manera se preparan los patrones secundarios. Se recomienda tener un mínimo de cinco patrones para mayor exactitud en la curva. Al pasar los cinco patrones estándar se debe lograr un factor de correlación mínimo de 0.99, para garantizar el procedimiento a seguir. Una vez el factor de correlación sea de un valor aceptable se comprueba la curva leyendo el patrón de concentración característica, la cual se debe obtener como resultado con un margen de error máximo de ± 0.5 unidades. Reproducibilidad. Proceso mediante el cual se realiza la lectura de un patrón secundario en el equipo de absorción atómica; una vez se inicie la lectura de las 209 muestras se debe asegurar la lectura del patrón de concentración característica cada 5 muestras, si no se obtiene el valor esperado, se debe hacer la curva de calibración nuevamente. Cuando el dato obtenido en la lectura del patrón, tenga la tendencia a aumentar su valor cada vez más, se debe leer el blanco con una frecuencia igual a la utilizada al leer el patrón, es decir, cada cinco muestras o máximo diez muestras. Límite de detección. El límite de detección se define como la concentración mínima de un analito que puede ser identificada, medida y reportada con un 99% de confianza de que el analito es mayor a cero. El límite de detección es obtenido a través de la curva de calibración. CONDICIONES ESPECÍFICAS PARA LOS CONTROLES DE CALIDAD Porcentaje de recuperación. Se realizó la prueba de porcentaje de recuperación para el metal Si, adicionando 1 ml de una solución con concentración 2.5 mg/L al filtro. Luego fue sometido al proceso de extracción y finalmente se registró una lectura de 0.056 mg/L en el EAA, siendo este un porcentaje de recuperación del 93,3%. Las condiciones de la prueba se encuentran en la tabla 5. Fuente: Metodología IO3-2 establecida por la EPA. Preparación de Blancos. Para los metales Mn y Ca fue necesario preparar blancos específicos de filtro con el fin de estabilizar la señal emitida por el equipo. Se prepararon de la siguiente manera: Mn: Se debe agregar CaCl en las mismas proporciones que al agregarlo para eliminar interferencias en la muestra. Ca: Se prepara siguiendo el método expuesto por Crow et al.1 : 210 Preparación de Patrones. Los patrones secundarios que se utilizaron para realizar la curva de calibración de cada metal se prepararon con las concentraciones y disolventes respectivos, que aparecen en la tabla 5. Para el caso en particular de V fue necesaria la preparación del patrón primario de 1000 mg/L a partir de pentóxido de vanadio (V2O5). Para el resto de metales se utilizó el patrón primario que se consigue comercialmente. 211 Anexo 14 Cromatogramas para un día de muestreo en cada localidad Fontibón Los cromatogramas que se muestran a continuación corresponden al día Abril 2 de 2008. 1. Indoor Expuesto Amonio ILVFOE 0204 Aniones 212 2. Outdoor Expuesto OLVFOE 0204 Amonio Aniones 213 3. Indoor No Expuesto ILVFONE 0204 Amonio Aniones 214 4. Outdoor No Expuesto OLVFONE 0204 Amonio Aniones 215 Kennedy Los cromatogramas que se muestran a continuación corresponden al día Julio 11 de 2008 1. Indoor Expuesto ILVKE 1107 216 2. Outdoor Expuesto OLVKE 1107 217 3. Indoor No Expuesto ILVKNE 1107 218 4. Outdoor No Expuesto OLVKNE 1107 219 Anexo 15 Resultados Controles de Calidad y Validación HPLC Calibración A continuación se muestran los resultados obtenidos de las respectivas curvas de calibración realizada para verificar respuesta y linealidad del equipo. Aniones Std Concentración (x) Área (y) 1 0,5 3912 2 1,5 11164 2,5 20302 3,5 25769 5 5 37721 1 0,5 2 2,5 5032 5 17192 4 7,5 24735 5 10 39752 3 Anion Fluoruro 4 3 Nitrato 1 2 3 Sulfato 0,5 2879 3,8 21131 7,5 55947 11,2 78931 5 15 111470 0,5 1485 2 3 1,5 Fluoruro 7744 4 3,5 11185 5 5 15738 0,5 2 7965 5 13453 4 7,5 20523 5 10 27383 Nitrato 1 2 3 Sulfato 0,5 0 3,8 14289 7,5 37234 11,2 55831 5 15 75807 1 0,5 2 1,5 8002 2,5 12603 4 3,5 17482 5 5 25902 0,5 0 4 3 Fluoruro 1 2 3 2,5 Nitrato 0 7,5 15259 5 10 25786 3 Sulfato 0,5 0 3,8 22395 7,5 51011 4 11,2 77005 5 15 104455 1 0,5 2 6254 2,5 10233 4 3,5 15429 5 5 21348 1 0,5 0 2 2,5 0 3 Fluoruro Nitrato 5 17149 4 7,5 24281 5 10 42577 1 0,5 0 3,8 15655 7,5 49573 4 11,2 72815 5 15 93850 0,5 1002 2 3 Sulfato 1 2 3 1,5 Fluoruro 8075 4 3,5 12902 5 5 19428 0,5 2 9113 5 18044 4 7,5 27503 5 10 39688 Nitrato 1 0,5 0 3,8 13821 7,5 41726 4 11,2 69275 5 15 95808 2 3 Sulfato -1653,755633 0,9918 7562,95218 -3406,836567 0,9993 3193,139344 -164,7622951 0,9944 2796,838821 -399,0779896 0,9866 5309,562528 -3720,475215 0,9983 5064,942623 204,5491803 0,3984 2824,488735 -6195,892548 0,995 7240,782169 -4056,744486 0,9978 4291,393443 -41,62295082 0,995 4595,958406 -6637,987868 0,9714 6729,353598 -4764,487343 0,969 4162,016393 -1712,442623 0,9889 4072,44714 -1899,880416 0,952 6801,001659 -7561,612611 0 2,5 3 3864,305026 4137 2,5 1 0,9495 2316 1,5 3 338,2377049 0 4 2 7475,139344 2878 5 1 0,9962 0 2,5 3 b 4535 2,5 1 m 3560 4 1 R2 220 Amonio Inyección 1192-1196 1198-1203 1205-1207 1263-1267 Concentración (x) Área (y) 0,05 20039 0,1 39107 1 220884 3 697781 0,05 17348 0,1 45217 1 239965 5 1197749 10 2256777 0,05 21949 0,1 57055 1 200393 3 777172 10 2330905 0,05 12353 0,1 20448 1 241785 3 1040602 5 1550979 R2 m b 0,998 228612 7267,7 0,999 225688 22440 0,998 232409 19777 0,992 321659 -15402 De los resultados anteriores se escogieron las calibraciones que mejor coeficiente de correlación lineal presentan o el que presente como mínimo dos nueves luego de la coma (0,99). Estos datos se emplean posteriormente para determinar las ecuaciones de regresión lineal para cada analito (y=mx+b) y efectuar la corrección de datos disminuyendo el grado de error que puedan presentar. De esta manera, en la tabla siguiente se presentan los datos escogidos para realizar las correspondientes correcciones lineales: 221 Graficas curva de calibración Amonio Fluoruro 18000 2500000 16000 2000000 14000 12000 1500000 10000 1000000 8000 y = 22568x + 22440 R² = 0,999 500000 6000 4000 y = 3515,x - 2409, R² = 0,993 2000 0 0 2 4 6 8 10 0 12 Nitrato 1 2 3 4 5 Sulfato 30000 120000 25000 100000 20000 80000 15000 60000 40000 10000 y = 6532,x + 1000 R² = 0,997 5000 0 0 1 2 3 4 y = 27498x - 28423 R² = 0,992 20000 -20000 1 2 3 4 5 El cromatograma y la curva de calibración que aparecen a continuación corresponden a la calibración realizada para el ión Amonio. 222 Precisión Las inyecciones de precisión se realizaron utilizando el estándar 3, el cual es una mezcla de analitos con las siguientes concentraciones: Analito mg/L Fluoruro 2,5 5 7,5 Nitrato Sulfato En la siguiente tabla se encuentran los resultados obtenidos luego de la lectura por el HPLC. Fluoruro Tiempo Retención Inj 1 Inj 2 Inj 3 Inj 4 Inj 5 Inj 6 Inj 7 Inj 8 Inj 9 Inj 10 Nitrato Sulfato Usuario 1 2,05 Usuario 2 2,22 Usuario 1 13,15 Usuario 2 16,43 Usuario 1 18,31 Usuario 2 21,84 12288 12427 12379 12535 12033 12363 12379 12154 12026 12027 12942 16690 16935 17008 17389 17269 17464 17452 17719 17471 46200 51734 50587 53032 55371 54527 55708 54224 55224 54548 63721 65851 69375 68092 68241 65461 60909 54635 42176 27663 32866 36721 41345 38660 41791 39333 44330 45729 41982 35348 38489 35794 34624 39206 38233 35388 35918 29844 Posteriormente se realizó estadística descriptiva, por medio de la cual se determinó el grado de dispersión de los datos. Fluoruro Nitrato Sulfato Usuario 1 12261,10 Usuario 2 16833,90 Usuario 1 53115,50 Usuario 2 62051,22 12325,50 17329,00 54375,50 65461,00 40339,00 12379 12942a 46200a 42176a 27663a 29844a Desv. típ. 187,091 1401,346 2937,502 8722,275 5451,051 2782,757 Varianza 35002,989 Media Mediana Moda 1,964E+06 8,629E+06 Usuario 1 Usuario 2 39042,00 35871,56 35794,00 7,608E+07 2,971E+07 7,744E+06 Rango 509 4777 9508 27199 18066 9362 Mínimo 12026 12942 46200 42176 27663 29844 12535 17719 55708 69375 45729 39206 25 12031,50 16873,75 51447,25 57772,00 35757,25 34986,00 50 12325,50 17329,00 54375,50 65461,00 40339,00 35794,00 75 12391,00 17465,75 55260,75 68166,50 42569,00 38361,00 Máximo Percentiles Para el caso del HPLC, los resultados obtenidos si varían dependiendo de la persona que realice las inyecciones y la manera de preparación de las soluciones. Por esta razón se hace conveniente un sistema de inyección automático, permitiendo mayor certeza al obtener los datos. Esta variación de obtención de datos se representa en los siguientes histogramas de frecuencias relativas, donde las inyecciones realizadas por el usuario 1 tienden a la normalidad para fluoruro y sulfato, mientras que para nitrato el comportamiento tiende a ser igual para los usuarios. 223 Histogramas de frecuencia relativa Inyecciones Usuario 1 y 2 224 Linealidad Por medio de la linealidad, se observa la respuesta que da el equipo una vez se inyecten soluciones de concentración conocida. Como se observa en la siguiente tabla y gráfica los puntos obtenidos de cada inyección no se dispersan notablemente y tienden a presentarse en el mismo rango con forme se realizan las inyecciones. 180000 160000 140000 120000 Área 100000 y = 10030x - 12980 R² = 0,869 80000 60000 y = 9426x - 7913, R² = 0,873 40000 Inj 2 Inj 3 y = 9382,x - 8542, R² = 0,866 20000 0 -20000 0 Inj 1 2 4 6 8 10 12 14 16 Concentración Estandar Concentración Inj 1 Inj 2 Inj 3 3215 3461 0,5 1 5188 4013 0,5 2656 2854 0,5 9500 10676 10895 1,5 2 10243 10353 11346 2,5 33546 36248 34075 3,8 17785 18709 18326 2,5 3 20844 22328 24128 5 77479 81544 80040 7,5 25170 24891 25999 3,5 4 33807 36603 39340 7,5 111557 110304 111833 11,2 36600 36258 36330 5 5 40516 42547 43535 9 15 152159 152179 150639 Los coeficientes de linealidad de cada una las inyecciones se encuentran en 0,8, no presenta una linealidad completa y es debido a que las inyecciones efectuadas son pocas y se recomienda realizar mínimo 5 para mejorar la respuesta. Este procedimiento se hizo para la calibración, en la cual los coeficientes presentados son de 0,9 para cada analito. Especificidad En principio, los métodos cromatográficos son específicos y detectan de manera independiente los analitos. La especificidad para el caso del HPLC, se determina por la presencia de los picos de cada analito sin interferencias que puedan ocasionar distorsiones en el momento de los análisis. Para realizar la prueba se inyecto consecutivamente tres veces el patrón o estándar 3, cuyos resultados se presentan en la en la siguiente tabla: 225 Especificidad Estandar 3 Ión Concentración Fluoruro Área TR Inj 1 Inj 2 Inj 3 2,5 17643 16395 17899 Nitrato 5 22112 22445 26478 9,61 Sulfato 7,5 49131 52882 55616 18,77 2,33 El tiempo de retención no varió para la identificación de los analitos, garantizando que el pico reportado es el esperado para el cada uno de los iones en las mismas condiciones de inyección y preparación de soluciones. Porcentaje de Recuperación El porcentaje de recuperación calculado, corresponde al ión amonio. Para este fin se realizó el procedimiento para extracción de muestras, pero para una concentración conocida de ión así: se preparó un patrón de amonio con una concentración de 10 mg/L, luego se realizo el corte de ¼ de filtro limpio y a este se le adicionaron 200µL de patrón, finalmente se introdujo el filtro en un vial y se adicionaron 9ml de agua desionizada. Se prepararon 4 viales de la misma manera. Estos viales fueron introducidos en el ultrasonido, variando los tiempos de extracción. Estos fueron 2 horas, 2 horas y media, 3 horas, y 3 horas y media. Terminado el tiempo de extracción para cada vial, las muestras obtenidas fueron filtradas e inyectadas por duplicado en el HPLC. Los resultados obtenidos tras la inyección y los cálculos de % de recuperación se muestran en la siguiente tabla: Tiempo de extracción 2 2 3 3 horas y 1/2 horas horas y 1/2 horas Área Cromatograma 36647 40431 47716 35192 Concentración mg/L Inj. 1 0,166574 0,183774 0,216876 0,159961 Inj. 2 0,182869 0,189393 0,222506 0,177348 % Recuperación Calculado Inj. 1 74,95 82,69 97,59 79,8 Inj. 2 82,29 85,22 100,2 71,98 % Recuperación Promedio 78,62 83,955 98,895 75,89 Masa Obtenida µg Inj. 1 1,499166 1,653966 1,951983 1,439649 Inj. 2 1,645821 1,704537 2,002554 1,596132 Los resultados mostrados en la tabla evidencian que el tiempo de extracción que mejores condiciones de recuperación de masa establece es el 3 horas, por lo tanto ese es el tiempo de extracción determinado para las muestras objeto de esta investigación. 226 Inyección de Patrón como muestra El cromatograma y reporte que se muestran a continuación corresponden a una inyección de patrón estándar 5 de aniones, inyectado como muestra para control de calidad. Inyección de Agua Desionizada El cromatograma y reporte que se muestran a continuación corresponden a una inyección de agua desionizada, inyectada como muestra para control de calidad. 227 Inyección de Patrón como muestra El cromatograma y reporte que se muestran a continuación corresponden a una inyección de blanco, inyectado como muestra para control de calidad bajo el método de análisis para aniones. 228 18-Feb-08 20-Feb-08 22-Feb-08 26-Feb-08 27-Feb-08 29-Feb-08 3-Mar-08 5-Mar-08 7-Mar-08 10-Mar-08 12-Mar-08 14-Mar-08 17-Mar-08 19-Mar-08 26-Mar-08 28-Mar-08 31-Mar-08 2-Apr-08 4-Apr-08 7-Apr-08 9-Apr-08 11-Apr-08 14-Apr-08 16-Apr-08 18-Apr-08 21-Apr-08 23-Apr-08 25-Apr-08 28-Apr-08 30-Apr-08 7-May-08 9-May-08 12-May-08 14-May-08 Fecha 229 18,48322 3,988 91,31411 4,229 18,80901 11,620 78,75566 6,373 17,31925 3,239 90,47002 1,849 60,76829 2,208 41,06937 2,187 40,09157 2,045 53,92227 1,916 70,7239 3,559 45,71391 2,319 85,72033 2,189 68,48737 0,000 76,69764 2,395 62,29666 3,346 45,56167 1,107 131,3969 1,377 107,8811 0,000 72,96057 1,392 36,96516 0,000 39,35594 0,000 88,76363 0,000 14,9374 1,113 158,5188 0,000 48,04587 0,000 67,00324 0,000 109,2312 0,000 110,5903 0,000 41,80416 2,126 55,2751 0,000 30,69122 2,151 99,22776 1,307 28,15701 0,000 Días en los que no había filtro 28,57241 68,65464 2,282839 88,52036 26,56485 92,36427 69,5883 46,81599 56,03354 64,50002 79,22866 371,1073 77,49724 49,21498 81,4745 88,9779 66,72167 78,13537 141,3139 46,71219 27,43031 45,212 78,09584 26,31669 76,47762 34,40657 77,35486 70,68215 68,11189 57,92532 55,49983 29,49252 53,66398 34,78219 5,863 3,562 15,076 5,922 3,538 3,201 2,731 2,334 2,922 2,607 0,000 0,000 3,089 0,000 0,000 2,586 0,000 1,183 1,919 1,159 0,000 0,000 0,000 0,000 1,043 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 1,399 0,000 44,30496 23,27973 41,21418 4,754649 55,77778 30,18749 31,14567 3,318527 19,00223 30,60145 45,91205 34,27324 94,77582 42,11967 23,13235 50,39018 54,7557 0 55,35169 37,64121 30,80017 24,98766 66,06854 87,35023 45,34865 58,78906 184,2856 51,74726 47,5699 88,37878 77,09667 35,96702 67,72552 33,02846 17,22394 22,2014 26,27205 39,83418 27,776 47,61265 66,90248 67,08991 0 72,51777 24,38009 18,71224 35,04409 34,75692 25,67883 41,26846 0,000 2,186 2,839 0,000 0,000 3,102 6,968 1,935 4,933 5,698 8,857 3,538 6,600 4,795 0,000 0,000 0,000 15,991 8,297 6,715 5,680 5,447 15,148 0,000 9,810 11,623 6,584 5,970 7,768 5,765 2,951 11,618 8,479 7,542 3,269 5,466 4,659 1,505 0,000 11,545 0,171 13,250 0,000 6,337 5,416 1,774 0,000 3,391 4,626 2,546 7,050 0,000 10,197 7,997 0,000 11,703 10,649 10,420 0,000 8,669 9,306 4,006 0,000 5,620 3,422 4,531 9,961 5,665 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,37 0,00 0,00 0,00 2,11 2,48 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,46 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,95 0,00 0,00 1,33 2,10 2,23 0,00 0,00 0,00 0,00 0,61 1,29 0,00 1,37 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 20,59 1,47 1,33 0,74 0,00 2,66 1,41 1,09 0,00 0,00 1,13 0,71 0,94 0,00 15,34 0,00 0,00 0,96 5,03 1,09 0,00 0,00 0,00 3,25 1,39 0,00 0,00 0,00 0,94 0,00 3,74 1,19 3,02 2,76 0,00 0,00 0,00 8,99 1,78 1,33 0,00 0,00 3,16 0,00 0,00 0,00 0,93 0,00 0,00 4,46 0,00 0,00 1,74 2,89 0,00 1,93 0,89 2,01 1,26 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,59 0,00 1,55 5,11 2,75 1,70 1,97 1,95 1,85 1,75 2,99 2,05 1,95 0,00 2,11 2,83 1,14 1,34 0,00 1,35 0,00 0,00 0,00 1,14 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,91 0,00 1,93 1,29 0,00 3,31 3,49 4,73 2,99 11,68 4,77 2,97 2,72 2,36 2,06 2,51 2,27 0,00 0,00 2,63 0,00 0,00 2,25 0,00 1,19 1,75 1,18 0,00 0,00 0,00 0,00 1,09 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,36 0,00 32,96872 46,58997 82,6155 55,42384 35,82955 83,25223 61,77125 54,95741 38,8843 47,79555 58,54502 15,38968 63,36201 64,72276 76,72083 77,11318 41,60445 34,85463 91,16653 121,4199 73,14435 17,98562 63,9687 21,39183 21,21469 153,1924 236,6348 50,62641 33,49396 52,30123 25,95689 76,71529 60,8311 34,09287 1,233439 4,207 105,1491 2,478 110,615 15,801 38,41577 6,722 28,26538 5,233 66,56506 2,812 26,87802 2,053 60,6363 1,679 72,99276 1,472 53,84839 2,549 83,45742 0,000 38,03887 2,702 75,34907 0,000 64,71224 0,000 70,50291 0,000 97,20422 1,910 29,14301 0,000 17,23597 0,000 77,00135 1,086 21,88007 1,871 61,05688 0,000 21,08375 0,000 46,02559 1,526 0,000 65,60109 0,000 7,962367 0,000 226,0763 0,000 56,83795 0,000 34,24186 0,000 52,19345 0,000 27,29208 1,646 47,57837 1,721 63,67534 0,000 27,06212 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 2,314 0,000 1,462 1,158 5,680 3,212 14,508 4,380 3,640 2,922 1,487 2,566 2,934 2,939 0,000 2,430 0,000 0,000 3,079 1,877 1,640 0,000 1,296 0,977 0,000 0,000 0,000 28,3510 37,6776 15,6475 45,4835 26,9326 26,5442 19,1879 44,3177 33,0247 34,37137 56,5390 30,80907 25,74277 23,5982 41,0235 46,4604 40,3058 66,0826 38,4814 52,81766 49,3155 86,8426 52,7333 83,40999 32,0227 68,3746 43,50397 64,17916 55,79723 26,0173 44,55737 0 28,71906 20,86391 74,91993 55,2391 18,2447 25,58303 66,5111 23,98194 18,2686 59,4123 18,29537 29,0310 7,69601 30,42347 22,38671 59,46206 23,87435 30,6268 0,359 2,639 5,150 10,333 0,000 2,706 12,826 5,239 0,000 0,000 0,000 8,680 0,000 5,484 4,813 1,153 4,196 10,785 4,433 4,903 5,670 11,691 9,657 7,287 9,748 9,604 5,772 5,974 3,262 3,620 2,103 6,289 3,906 3,033 0,000 4,316 0,000 0,909 0,000 8,031 5,798 6,384 1,258 0,000 3,900 6,149 1,412 4,320 1,039 4,436 4,842 7,731 10,014 3,243 0,000 2,724 11,424 8,222 6,365 5,269 8,286 0,000 8,442 8,792 10,900 5,170 4,152 5,434 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,83 0,00 2,31 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,33 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,86 2,27 2,51 0,00 0,00 0,00 0,00 1,06 0,00 2,17 8,57 0,00 2,24 4,48 2,34 3,15 0,00 3,02 1,98 1,08 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,60 0,00 0,00 1,08 7,87 0,00 1,70 0,00 0,00 0,00 1,08 2,40 2,38 1,05 1,17 0,00 0,00 0,00 0,60 0,00 2,16 1,82 0,00 2,97 0,35 0,93 4,85 0,00 0,00 4,75 1,61 5,46 3,70 0,00 1,99 2,90 4,62 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3,10 0,00 0,00 0,00 2,32 3,48 2,17 12,23 5,38 4,25 2,42 1,85 1,57 1,41 2,23 0,00 2,34 0,00 0,00 0,00 1,74 0,00 0,00 1,12 1,71 0,00 0,00 1,45 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,55 1,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,05 0,00 1,41 1,18 2,73 11,26 3,61 3,05 2,51 1,42 2,24 2,52 2,52 0,00 2,14 0,00 0,00 2,63 1,72 1,54 0,00 1,28 1,04 0,00 0,00 0,00 Zona Expuesta (µg/m3) Zona No Expuesta (µg/m3) Amonio Calcio Magnesio Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio Fluoruro Nitrato Sulfato PM2,5 PM2,5 Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Anexo 16 Resultados Análisis de Laboratorio Fontibón Fecha 19-may-08 21-may-08 23-may-08 28-may-08 30-may-08 4-jun-08 9-jun-08 11-jun-08 16-jun-08 18-jun-08 20-jun-08 23-jun-08 25-jun-08 27-jun-08 2-jul-08 4-jul-08 7-jul-08 9-jul-08 11-jul-08 14-jul-08 16-jul-08 18-jul-08 21-jul-08 23-jul-08 25-jul-08 28-jul-08 30-jul-08 1-ago-08 4-ago-08 6-ago-08 11-ago-08 13-ago-08 Zona Expuesta (µg/m3) Zona No Expuesta (µg/m3) 230 14,16 63,97 43,02 121,08 57,14 41,91 79,78 47,92 48,85 78,85 79,86 67,19 65,98 66,73 69,83 56,29 27,00 52,19 71,18 64,69 1,11 4,23 1,62 1,20 1,21 0,00 3,76 0,00 2,32 1,07 5,61 1,22 1,29 1,09 0,93 0,00 0,00 0,00 0,00 0,97 0,99 0,00 0,92 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,91 0,00 0,00 1,14 Días en los que no había filtro 54,05 39,76 48,84 52,03 55,35 83,83 74,26 49,03 39,67 60,16 57,00 55,16 65,51 52,10 41,98 7,61 0,76 39,34 63,79 54,75 49,26 53,59 39,01 27,45 53,83 48,26 65,34 48,98 58,54 42,31 47,57 45,13 0,00 1,78 1,38 0,00 2,86 0,00 2,02 1,34 0,00 0,00 1,74 1,76 1,30 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,01 1,42 88,12 792,74 102,54 128,64 123,98 112,61 242,73 138,75 128,93 62,65 96,50 133,89 81,67 61,71 69,39 62,65 86,52 106,02 84,11 45,07 101,59 95,67 131,19 87,41 46,94 299,23 116,85 96,47 149,96 54,01 76,49 125,70 88,65 63,62 75,59 40,47 74,09 51,15 60,91 111,45 96,51 139,55 143,11 73,63 66,79 58,87 47,18 47,84 69,07 177,52 48,58 69,58 7,17 6,79 4,62 6,14 5,50 5,58 7,94 5,32 14,31 13,31 14,60 10,31 9,02 12,12 12,68 0,65 4,31 4,12 2,43 3,46 11,46 0,00 10,60 5,99 9,65 3,43 8,76 2,79 6,46 6,48 1,95 2,86 2,72 3,20 35,27 6,20 12,35 12,51 11,76 13,82 9,87 6,00 6,10 8,94 8,06 3,39 4,85 1,88 6,83 2,46 8,91 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,70 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,94 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,09 0,00 0,00 0,00 1,84 0,00 0,00 0,63 1,16 1,21 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,45 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,36 0,95 0,00 1,67 0,00 0,00 0,00 0,00 1,69 1,72 0,00 1,54 0,00 0,00 1,35 1,43 1,16 0,00 0,00 0,65 0,00 0,00 0,00 0,78 0,00 1,27 0,00 1,52 1,21 1,21 0,00 3,14 0,00 2,05 1,11 4,54 1,22 1,28 1,12 1,01 0,00 0,00 0,00 0,00 1,03 1,05 0,00 0,99 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,99 0,00 0,00 1,17 1,14 3,49 0,00 1,64 1,34 0,00 2,46 0,00 1,83 1,31 0,00 0,00 1,62 1,63 1,28 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,07 1,37 59,78 59,95 40,68 32,04 35,58 1,30 12,74 11,71 19,63 46,17 41,68 24,46 6,49 42,77 48,70 52,06 19,89 50,66 44,72 53,60 21,57 40,26 83,61 48,39 41,01 51,16 51,14 46,83 65,20 24,10 26,52 20,42 21,63 42,68 40,41 33,29 27,54 27,39 14,65 32,11 49,17 14,60 32,61 38,90 41,24 44,90 17,03 32,28 71,14 59,04 46,91 44,69 0,00 0,00 0,00 0,00 1,03 0,00 0,95 0,00 1,12 0,00 0,00 1,05 0,00 0,00 0,00 0,00 1,73 0,00 0,00 1,19 0,00 1,54 0,00 0,00 0,00 0,96 2,40 0,00 2,12 4,16 1,26 1,52 0,00 0,00 1,62 0,00 4,34 0,00 0,00 0,00 0,00 0,95 0,00 0,00 0,00 0,00 0,91 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,00 0,00 1,19 0,00 61,87 57,86 68,04 86,74 64,63 46,94 111,05 138,18 251,62 116,65 103,23 90,48 124,04 4816,35 56,99 106,01 81,84 110,11 96,10 73,08 131,79 108,01 101,00 111,86 160,41 125,43 136,67 47,97 74,71 67,67 101,17 57,37 60,24 63,75 140,36 63,67 270,43 4,00 117,37 98,88 136,90 125,54 103,09 78,04 63,25 72,00 216,41 79,79 61,32 47,70 62,13 87,38 104,89 125,79 286,63 48,79 92,71 53,91 64,47 49,76 61,18 55,79 59,05 57,22 9,37 2,30 12,32 10,32 3,89 5,91 7,78 9,85 3,25 13,56 13,99 2,76 5,26 7,02 6,14 6,32 12,11 6,22 6,08 3,11 8,76 3,34 7,25 0,30 8,03 2,97 3,16 6,59 16,10 14,37 11,55 13,24 9,63 10,52 9,81 6,08 6,11 5,07 2,12 21,00 7,11 10,44 9,35 2,53 0,03 4,57 1,25 0,00 5,89 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,63 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,07 0,00 0,00 0,88 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,16 0,00 0,00 0,00 0,76 0,00 0,00 0,00 0,60 0,29 0,29 0,00 0,00 0,00 0,91 0,88 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,16 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,07 0,00 0,00 0,29 0,00 0,00 0,00 0,91 1,10 0,00 0,00 0,00 0,76 0,00 0,00 0,00 0,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,09 1,09 0,00 0,00 0,00 0,00 1,08 0,00 1,02 0,00 1,15 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,02 2,12 0,00 0,00 1,61 1,61 0,00 0,00 1,20 0,00 1,90 3,44 1,26 1,45 0,00 0,00 1,53 0,00 3,58 0,00 0,00 0,00 0,00 1,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,99 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 1,81 0,00 1,20 PM2,5 Amonio Calcio Magnesio Fluoruro Nitrato Sulfato Amonio Calcio Magnesio Fluoruro Nitrato Sulfato Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor Indoor Outdoor PM2,5 Kennedy Anexo 17 Reportes Corrida de Modelo Receptor EPA Unmix 6.0 Fontibón Expuesto 231 232 233 234 235 236 237 238 Fontibón No Expuesto 239 240 241 242 243 244 245 246 247 Kennedy Expuesto 248 Kennedy No Expuesto 249 Anexo 18 Histogramas Frecuencia Relativa Localidad de Fontibón Indoor Expuesto 250 Outdoor Expuesto 251 Indoor No Expuesto 252 Outdoor No Expuesto 253 Anexo 19 Histogramas de Frecuencia Relativa Localidad de Kennedy Indoor Expuesto 254 Outdoor Expuesto 255 Indoor No Expuesto 256 Outdoor No Expuesto 257 Anexo 20 Gráficos comparativos Ambiente Indoor-Outdoor por Analito Zona Expuesta Localidad Fontibón Comportamiento PM2.5 Indoor-Outdoor Comportamiento Amonio Indoor-Outdoor Comportamiento Calcio Indoor-Outdoor 258 Comportamiento Magnesio Indoor-Outdoor Comportamiento Fluoruro Indoor-Outdoor Comportamiento Nitrato Indoor-Outdoor 259 Comportamiento Sulfato Indoor-Outdoor 260 Anexo 21 Gráficos comparativos Ambiente Indoor-Outdoor por Analito Zona No Expuesta Localidad Fontibón. Comportamiento PM2.5 Indoor-Outdoor Comportamiento Amonio Indoor-Outdoor Comportamiento Calcio Indoor-Outdoor 261 Comportamiento Magnesio Indoor-Outdoor Comportamiento Fluoruro Indoor-Outdoor Comportamiento Nitrato Indoor-Outdoor 262 Comportamiento Sulfato Indoor-Outdoor 263 Anexo 22 Diagramas de Dispersión Zona Expuesta Localidad Fontibón Diagramas de Dispersión Ambiente Indoor-Outdoor 18,000 16,000 Magnesio Indoor 14,000 12,000 10,000 8,000 y = -0,982x + 6,917 R² = 0,158 6,000 4,000 2,000 0,000 0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 Amonio Outdoor 7,000 Amonio Indoor 6,000 5,000 4,000 y = -0,024x + 2,742 R² = 0,120 3,000 2,000 1,000 0,000 0,000 20,000 40,000 60,000 Calcio Outdoor 264 80,000 100,000 5,000 6,000 7,000 6,000 2,500 5,000 2,000 4,000 1,500 1,000 y = 0,052x - 0,070 R² = 0,127 0,500 0,000 0,000 -0,500 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 5,000 y = -0,143x + 2,191 R² = 0,223 3,000 2,000 4,000 3,000 2,000 1,000 1,000 0,000 0,000 0,000 -1,000 Magnesio Indoor 6,000 Sulfato Indoor 3,000 Sulfato Indoor Fluoruro Indoor Diagramas de Dispersión Ambiente Indoor Zona Expuesta 2,000 4,000 6,000 0,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 y = 0,827x + 0,077 R² = 0,994 1,000 2,000 Magnesio Indoor 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 Amonio Indoor 7,000 6,000 Amonio Indoor 5,000 4,000 y = -0,173x + 2,555 R² = 0,224 3,000 2,000 1,000 0,000 0,000 -1,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 Magnesio Indoor Gráficas de las Dispersión Ambiente Outdoor Zona Expuesta Nitrato Outdoor Fluoruro Outdoor 2,000 1,500 1,000 0,500 y = 0,007x - 0,219 R² = 0,183 0,000 5,000 4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 5,000 y = -0,013x + 1,341 R² = 0,064 12,000 2,000 1,000 y = -0,215x + 4,463 R² = 0,013 0,000 Magnesio Outdoor 14,000 3,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 Calcio Outdoor 6,000 4,000 Temperatura 2,000 y = 0,827x + 0,048 R² = 0,996 y = -0,337x + 5,804 R² = 0,070 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 Precipitación 265 0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 Amonio Outdoor 0,000 0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 3,000 0,000 7,000 5,000 4,000 1,000 0,000 0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000120,000140,000160,000180,000 -0,500 PM2.5 Outdoor Amonio Outdoor 6,000 Sulfato Outdoor 2,500 10,000 12,000 14,000 5,000 6,000 7,000 Anexo 23 Diagramas de Dispersión Zona No Expuesta Localidad Fontibón. Diagramas de Dispersión Ambiente Indoor-Outdoor Diagramas de Dispersión Ambiente Indoor Zona No Expuesta 266 Gráficas de las Dispersión Ambiente Outdoor Zona No Expuesta 267 Anexo 24 Rosa de Vientos Periodo de Muestreo (18/02/08 al 14/05/08) Localidad de Fontibón Fuente: ISC AERMOD VIEW. Plataforma Meteorológica RAMMET VIEW. Version 5.0 268 19-may-08 20-may-08 21-may-08 22-may-08 23-may-08 24-may-08 25-may-08 26-may-08 27-may-08 28-may-08 29-may-08 30-may-08 31-may-08 1-jun-08 2-jun-08 3-jun-08 4-jun-08 5-jun-08 6-jun-08 7-jun-08 8-jun-08 9-jun-08 10-jun-08 11-jun-08 12-jun-08 13-jun-08 14-jun-08 15-jun-08 16-jun-08 17-jun-08 18-jun-08 19-jun-08 20-jun-08 21-jun-08 22-jun-08 23-jun-08 24-jun-08 25-jun-08 26-jun-08 27-jun-08 28-jun-08 29-jun-08 30-jun-08 1-jul-08 2-jul-08 3-jul-08 4-jul-08 5-jul-08 6-jul-08 7-jul-08 8-jul-08 9-jul-08 10-jul-08 11-jul-08 12-jul-08 13-jul-08 14-jul-08 15-jul-08 16-jul-08 17-jul-08 18-jul-08 19-jul-08 20-jul-08 21-jul-08 22-jul-08 23-jul-08 24-jul-08 25-jul-08 26-jul-08 27-jul-08 28-jul-08 29-jul-08 30-jul-08 31-jul-08 1-ago-08 2-ago-08 3-ago-08 4-ago-08 5-ago-08 6-ago-08 7-ago-08 8-ago-08 9-ago-08 10-ago-08 11-ago-08 269 Indoor µg/m3 Indoor µg/m3 Outdoor µg/m3 13-ago-08 12-ago-08 11-ago-08 10-ago-08 9-ago-08 8-ago-08 7-ago-08 6-ago-08 5-ago-08 4-ago-08 3-ago-08 2-ago-08 1-ago-08 31-jul-08 30-jul-08 29-jul-08 28-jul-08 27-jul-08 26-jul-08 25-jul-08 24-jul-08 23-jul-08 22-jul-08 21-jul-08 20-jul-08 19-jul-08 18-jul-08 17-jul-08 16-jul-08 15-jul-08 14-jul-08 13-jul-08 12-jul-08 11-jul-08 10-jul-08 9-jul-08 8-jul-08 7-jul-08 6-jul-08 5-jul-08 4-jul-08 3-jul-08 Indoor PM2,5 2-jul-08 1-jul-08 30-jun-08 29-jun-08 28-jun-08 27-jun-08 26-jun-08 25-jun-08 24-jun-08 23-jun-08 22-jun-08 21-jun-08 20-jun-08 19-jun-08 18-jun-08 17-jun-08 16-jun-08 15-jun-08 14-jun-08 13-jun-08 12-jun-08 11-jun-08 10-jun-08 9-jun-08 8-jun-08 7-jun-08 6-jun-08 5-jun-08 4-jun-08 3-jun-08 2-jun-08 1-jun-08 31-may-08 30-may-08 29-may-08 28-may-08 27-may-08 26-may-08 25-may-08 24-may-08 23-may-08 22-may-08 21-may-08 20-may-08 19-may-08 Outdoor µg/m3 Comportamiento Calcio Indoor-Outdoor 120 100 80 60 40 20 0 13-ago-08 12-ago-08 11-ago-08 10-ago-08 9-ago-08 8-ago-08 7-ago-08 6-ago-08 5-ago-08 4-ago-08 3-ago-08 2-ago-08 1-ago-08 31-jul-08 30-jul-08 29-jul-08 28-jul-08 27-jul-08 26-jul-08 25-jul-08 24-jul-08 23-jul-08 22-jul-08 21-jul-08 20-jul-08 19-jul-08 18-jul-08 17-jul-08 16-jul-08 15-jul-08 14-jul-08 13-jul-08 12-jul-08 11-jul-08 10-jul-08 9-jul-08 8-jul-08 7-jul-08 6-jul-08 5-jul-08 4-jul-08 3-jul-08 2-jul-08 1-jul-08 30-jun-08 29-jun-08 28-jun-08 27-jun-08 26-jun-08 25-jun-08 24-jun-08 23-jun-08 22-jun-08 21-jun-08 20-jun-08 19-jun-08 18-jun-08 17-jun-08 16-jun-08 15-jun-08 14-jun-08 13-jun-08 12-jun-08 11-jun-08 10-jun-08 9-jun-08 8-jun-08 7-jun-08 6-jun-08 5-jun-08 4-jun-08 3-jun-08 2-jun-08 1-jun-08 31-may-08 30-may-08 29-may-08 28-may-08 27-may-08 26-may-08 25-may-08 24-may-08 23-may-08 22-may-08 21-may-08 20-may-08 19-may-08 Anexo 25 Gráficos comparativos Ambiente Indoor-Outdoor por Analito Zona Expuesta Localidad Kennedy Comportamiento PM2.5 Indoor-Outdoor 140 120 100 80 60 40 20 0 Outdoor PM2,5 Comportamiento Amonio Indoor-Outdoor 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 270 Indoor µg/m3 Outdoor µg/m3 13-ago-08 11-ago-08 9-ago-08 7-ago-08 5-ago-08 3-ago-08 1-ago-08 30-jul-08 28-jul-08 26-jul-08 24-jul-08 22-jul-08 20-jul-08 18-jul-08 16-jul-08 14-jul-08 12-jul-08 10-jul-08 8-jul-08 6-jul-08 Indoor µg/m3 4-jul-08 2-jul-08 13-ago-08 11-ago-08 9-ago-08 7-ago-08 5-ago-08 3-ago-08 1-ago-08 30-jul-08 28-jul-08 26-jul-08 24-jul-08 22-jul-08 20-jul-08 18-jul-08 16-jul-08 14-jul-08 12-jul-08 10-jul-08 8-jul-08 6-jul-08 4-jul-08 2-jul-08 30-jun-08 28-jun-08 26-jun-08 24-jun-08 22-jun-08 20-jun-08 18-jun-08 16-jun-08 14-jun-08 12-jun-08 10-jun-08 8-jun-08 6-jun-08 4-jun-08 2-jun-08 31-may-08 29-may-08 27-may-08 25-may-08 23-may-08 21-may-08 19-may-08 Indoor µg/m3 30-jun-08 28-jun-08 26-jun-08 24-jun-08 22-jun-08 20-jun-08 18-jun-08 16-jun-08 14-jun-08 12-jun-08 10-jun-08 8-jun-08 6-jun-08 4-jun-08 2-jun-08 31-may-08 29-may-08 27-may-08 25-may-08 23-may-08 21-may-08 19-may-08 19-may-08 20-may-08 21-may-08 22-may-08 23-may-08 24-may-08 25-may-08 26-may-08 27-may-08 28-may-08 29-may-08 30-may-08 31-may-08 1-jun-08 2-jun-08 3-jun-08 4-jun-08 5-jun-08 6-jun-08 7-jun-08 8-jun-08 9-jun-08 10-jun-08 11-jun-08 12-jun-08 13-jun-08 14-jun-08 15-jun-08 16-jun-08 17-jun-08 18-jun-08 19-jun-08 20-jun-08 21-jun-08 22-jun-08 23-jun-08 24-jun-08 25-jun-08 26-jun-08 27-jun-08 28-jun-08 29-jun-08 30-jun-08 1-jul-08 2-jul-08 3-jul-08 4-jul-08 5-jul-08 6-jul-08 7-jul-08 8-jul-08 9-jul-08 10-jul-08 11-jul-08 12-jul-08 13-jul-08 14-jul-08 15-jul-08 16-jul-08 17-jul-08 18-jul-08 19-jul-08 20-jul-08 21-jul-08 22-jul-08 23-jul-08 24-jul-08 25-jul-08 26-jul-08 27-jul-08 28-jul-08 29-jul-08 30-jul-08 31-jul-08 1-ago-08 2-ago-08 3-ago-08 4-ago-08 5-ago-08 6-ago-08 7-ago-08 8-ago-08 9-ago-08 10-ago-08 11-ago-08 12-ago-08 13-ago-08 Comportamiento Magnesio Indoor-Outdoor 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Outdoor µg/m3 Comportamiento Fluoruro Indoor-Outdoor 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Outdoor µg/m3 Comportamiento Nitrato Indoor-Outdoor 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Indoor µg/m3 271 Outdoor µg/m3 13-ago-08 11-ago-08 9-ago-08 7-ago-08 5-ago-08 3-ago-08 1-ago-08 30-jul-08 28-jul-08 26-jul-08 24-jul-08 22-jul-08 20-jul-08 18-jul-08 16-jul-08 14-jul-08 12-jul-08 10-jul-08 8-jul-08 6-jul-08 4-jul-08 2-jul-08 30-jun-08 28-jun-08 26-jun-08 24-jun-08 22-jun-08 20-jun-08 18-jun-08 16-jun-08 14-jun-08 12-jun-08 10-jun-08 8-jun-08 6-jun-08 4-jun-08 2-jun-08 31-may-08 29-may-08 27-may-08 25-may-08 23-may-08 21-may-08 19-may-08 Comportamiento Sulfato Indoor-Outdoor 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Indoor µg/m3 272 Outdoor µg/m3 30 20 10 0 4-ago-08 4-jul-08 9-jul-08 8-jul-08 7-jul-08 6-jul-08 5-jul-08 10-ago-08 12-ago-08 8-ago-08 10-ago-08 8-ago-08 12-ago-08 6-ago-08 6-ago-08 4-ago-08 2-ago-08 31-jul-08 2-ago-08 3-jul-08 27-jul-08 29-jul-08 1-jul-08 31-jul-08 25-jul-08 27-jul-08 2-jul-08 23-jul-08 25-jul-08 21-jul-08 23-jul-08 29-jul-08 30-jun-08 29-jun-08 28-jun-08 27-jun-08 23-jun-08 19-jul-08 40 21-jul-08 50 26-jun-08 60 17-jul-08 70 19-jul-08 80 25-jun-08 90 15-jul-08 Comportamiento Calcio Indoor-Outdoor 17-jul-08 Outdoor µg/m3 24-jun-08 13-jul-08 9-jul-08 7-jul-08 5-jul-08 3-jul-08 1-jul-08 29-jun-08 27-jun-08 25-jun-08 23-jun-08 21-jun-08 19-jun-08 17-jun-08 15-jun-08 13-jun-08 11-jun-08 9-jun-08 7-jun-08 5-jun-08 3-jun-08 1-jun-08 30-may-08 28-may-08 26-may-08 24-may-08 22-may-08 20-may-08 18-may-08 16-may-08 13-jul-08 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 11-jul-08 Comportamiento Amonio Indoor-Outdoor 11-jul-08 9-jul-08 7-jul-08 5-jul-08 3-jul-08 Outdoor PM2,5 15-jul-08 22-jun-08 21-jun-08 20-jun-08 19-jun-08 18-jun-08 17-jun-08 Indoor µg/m3 16-jun-08 1-jul-08 29-jun-08 27-jun-08 25-jun-08 23-jun-08 21-jun-08 19-jun-08 17-jun-08 15-jun-08 13-jun-08 11-jun-08 9-jun-08 7-jun-08 5-jun-08 3-jun-08 1-jun-08 30-may-08 28-may-08 26-may-08 24-may-08 22-may-08 20-may-08 18-may-08 16-may-08 Indoor PM2,5 15-jun-08 14-jun-08 13-jun-08 12-jun-08 11-jun-08 10-jun-08 9-jun-08 8-jun-08 7-jun-08 6-jun-08 5-jun-08 4-jun-08 3-jun-08 2-jun-08 1-jun-08 31-may-08 30-may-08 29-may-08 28-may-08 27-may-08 26-may-08 25-may-08 24-may-08 23-may-08 22-may-08 21-may-08 20-may-08 19-may-08 Anexo 26 Gráficos comparativos Ambiente Indoor-Outdoor por Analito Zona No Expuesta Localidad Kennedy. Comportamiento PM2.5 Indoor-Outdoor 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 273 Indoor µg/m3 Outdoor µg/m3 12-ago-08 10-ago-08 8-ago-08 6-ago-08 4-ago-08 2-ago-08 31-jul-08 29-jul-08 27-jul-08 25-jul-08 23-jul-08 21-jul-08 19-jul-08 17-jul-08 15-jul-08 13-jul-08 11-jul-08 9-jul-08 7-jul-08 5-jul-08 3-jul-08 Indoor µg/m3 1-jul-08 12-ago-08 10-ago-08 8-ago-08 6-ago-08 4-ago-08 2-ago-08 31-jul-08 29-jul-08 27-jul-08 25-jul-08 23-jul-08 21-jul-08 19-jul-08 17-jul-08 15-jul-08 13-jul-08 11-jul-08 9-jul-08 7-jul-08 5-jul-08 3-jul-08 1-jul-08 29-jun-08 27-jun-08 25-jun-08 23-jun-08 21-jun-08 19-jun-08 17-jun-08 15-jun-08 13-jun-08 11-jun-08 9-jun-08 7-jun-08 5-jun-08 3-jun-08 1-jun-08 30-may-08 28-may-08 26-may-08 24-may-08 22-may-08 20-may-08 18-may-08 16-may-08 Indoor µg/m3 29-jun-08 27-jun-08 25-jun-08 23-jun-08 21-jun-08 19-jun-08 17-jun-08 15-jun-08 13-jun-08 11-jun-08 9-jun-08 7-jun-08 5-jun-08 3-jun-08 1-jun-08 30-may-08 28-m ay-08 26-m ay-08 24-may-08 22-m ay-08 20-m ay-08 18-may-08 16-m ay-08 16-may-08 17-may-08 18-may-08 19-may-08 20-may-08 21-may-08 22-may-08 23-may-08 24-may-08 25-may-08 26-may-08 27-may-08 28-may-08 29-may-08 30-may-08 31-may-08 1-jun-08 2-jun-08 3-jun-08 4-jun-08 5-jun-08 6-jun-08 7-jun-08 8-jun-08 9-jun-08 10-jun-08 11-jun-08 12-jun-08 13-jun-08 14-jun-08 15-jun-08 16-jun-08 17-jun-08 18-jun-08 19-jun-08 20-jun-08 21-jun-08 22-jun-08 23-jun-08 24-jun-08 25-jun-08 26-jun-08 27-jun-08 28-jun-08 29-jun-08 30-jun-08 1-jul-08 2-jul-08 3-jul-08 4-jul-08 5-jul-08 6-jul-08 7-jul-08 8-jul-08 9-jul-08 10-jul-08 11-jul-08 12-jul-08 13-jul-08 14-jul-08 15-jul-08 16-jul-08 17-jul-08 18-jul-08 19-jul-08 20-jul-08 21-jul-08 22-jul-08 23-jul-08 24-jul-08 25-jul-08 26-jul-08 27-jul-08 28-jul-08 29-jul-08 30-jul-08 31-jul-08 1-ago-08 2-ago-08 3-ago-08 4-ago-08 5-ago-08 6-ago-08 7-ago-08 8-ago-08 9-ago-08 10-ago-08 11-ago-08 12-ago-08 13-ago-08 Comportamiento Magnesio Indoor-Outdoor 25 20 15 10 5 0 Outdoor µg/m3 Comportamiento Fluoruro Indoor-Outdoor 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Outdoor PM2,5 Comportamiento Nitrato Indoor-Outdoor 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 274 Indoor µg/m3 Outdoor µg/m3 12-ago-08 10-ago-08 8-ago-08 6-ago-08 4-ago-08 2-ago-08 31-jul-08 29-jul-08 27-jul-08 25-jul-08 23-jul-08 21-jul-08 19-jul-08 17-jul-08 15-jul-08 13-jul-08 11-jul-08 9-jul-08 7-jul-08 5-jul-08 3-jul-08 1-jul-08 29-jun-08 27-jun-08 25-jun-08 23-jun-08 21-jun-08 19-jun-08 17-jun-08 15-jun-08 13-jun-08 11-jun-08 9-jun-08 7-jun-08 5-jun-08 3-jun-08 1-jun-08 30-may-08 28-may-08 26-may-08 24-may-08 22-may-08 20-may-08 18-may-08 16-may-08 Comportamiento Sulfato Indoor-Outdoor 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Anexo 27 Diagramas de Dispersión Zona Expuesta Localidad Kennedy. 3,000 3,000 100,000 2,500 2,500 80,000 2,000 2,000 60,000 40,000 20,000 1,500 1,000 y = 1,603x + 0,327 R² = 0,209 0,500 y = -0,224x + 73,22 R² = 0,103 0,000 0,000 Nitrato Indoor 120,000 Nitrato Indoor Calcio Indoor Diagramas de Dispersión Ambiente Indoor-Outdoor 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 0,200 0,400 0,000 1,000 4,500 5,000 4,000 4,500 4,000 3,500 1,000 2,500 2,000 1,500 0,500 2,000 1,500 0,000 1,000 1,500 2,500 2,000 y = 0,355x + 0,957 R² = 0,058 0,500 0,000 0,000 0,500 1,000 Nitrato Outdoor 1,500 0,000 2,000 0,500 1,000 4,500 4,500 4,000 4,000 3,500 1,500 2,000 2,500 3,000 Sulfato Outdoor Nitrato Outdoor 5,000 3,000 3,000 1,000 0,000 2,000 2,500 1,500 y = 0,548x + 0,725 R² = 0,113 0,500 y = 0,789x + 0,808 R² = 0,202 2,000 3,500 2,500 1,000 1,000 1,500 4,000 3,000 Sulfato Indoor 3,000 0,500 0,500 Sulfato Outdoor 4,500 Amonio Indoor Sulfato Indoor 0,800 Fluoruro Outdoor 3,500 60,000 50,000 3,000 2,500 2,000 1,500 40,000 3,000 PM2.5 Indoor Amonio Indoor 3,500 Sulfato Indoor 0,600 5,000 0,000 y = 0,387x + 0,085 R² = 0,199 0,000 0,000 PM2.5 Outdoor 2,500 2,000 1,500 y = 0,357x + 21,96 R² = 0,672 30,000 20,000 1,000 1,000 y = 0,649x + 0,715 R² = 0,229 0,500 10,000 y = 0,620x + 0,519 R² = 0,242 0,500 0,000 0,000 0,000 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 0,000 3,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 0,000 3,000 4,000 4,500 3,500 4,000 3,000 3,500 2,000 1,500 1,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 3,500 2,500 2,000 1,500 0,000 3,000 2,500 2,000 1,500 y = -0,109x + 11,02 R² = 0,855 1,000 y = -0,072x + 7,452 R² = 0,505 0,500 0,000 20,000 Calcio Outdoor 40,000 60,000 80,000 0,000 100,000 20,000 80,000 40,000 60,000 80,000 100,000 Calcio Outdoor Calcio Outdoor 90,000 100,000 4,000 3,000 0,000 0,000 80,000 4,500 0,500 0,000 60,000 5,000 1,000 y = -0,054x + 5,928 R² = 0,505 40,000 Calcio Outdoor Magnesio Indoor Amonio Indoor 2,500 0,500 20,000 Amonio Outdoor Amonio Outdoor Sulfato Indoor 1,000 0,500 0,000 20,000 1,500 3,000 6,000 2,500 5,000 2,000 4,000 Nitrato Indoor PM2.5 Indoor 60,000 50,000 40,000 30,000 y = 2,265x + 33,44 R² = 0,203 20,000 Nitrato Indoor 70,000 1,500 1,000 y = 0,087x - 0,210 R² = 0,207 0,500 10,000 0,000 0,000 0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 Magnesio Outdoor 12,000 14,000 16,000 0,000 -0,500 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 Magnesio Outdoor 275 12,000 14,000 16,000 3,000 y = 0,036x + 0,614 R² = 0,007 2,000 1,000 0,000 0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 Precipitación 12,000 14,000 16,000 6,000 5,000 Calcio Indoor 4,000 3,000 y = 0,086x - 4,268 R² = 0,766 2,000 1,000 0,000 0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 -1,000 -2,000 Precipitación Diagramas de Dispersión Ambiente Indoor Zona Expuesta Localidad Kennedy. 5,000 5,000 4,500 4,500 4,000 4,000 4,000 3,500 3,000 3,000 Suflato Indoor 3,000 2,500 2,000 1,500 y = 0,763x + 0,335 R² = 0,483 1,000 2,000 y = -0,152x + 1,979 R² = 0,287 1,000 0,500 Amonio Indoor Suflato Indoor 3,500 0,000 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 1,500 y = -0,114x + 1,573 R² = 0,186 0,500 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 0,000 4,500 -1,000 Amonio Indoor 2,000 1,000 0,000 0,000 2,500 0,000 -0,500 Magnesio Indoor 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 Magnesio Indoor Diagramas de Dispersión Ambiente Outdoor Zona Expuesta Localidad Kennedy. 100,000 2,000 3,000 90,000 2,500 80,000 1,500 60,000 y = -14,68x + 87,23 R² = 0,995 50,000 40,000 30,000 20,000 2,000 Sulfato Outdoor Sulfato Outdoor Calcio Outdoor 70,000 1,500 1,000 1,000 0,500 y = -0,063x + 5,502 R² = 0,975 y = 0,787x + 0,214 R² = 0,520 0,500 10,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 0,000 0,500 Nitrato Outdoor 1,000 1,500 2,000 2,500 -0,500 1,800 3,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 3,000 Amonio Outdoor Calcio Outdoor 2,000 1,600 2,500 1,500 1,500 1,000 1,000 0,800 0,600 y = -0,059x + 5,203 R² = 0,984 0,200 0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 Magnesio Outdoor 0,000 -0,200 20,000 40,000 1,800 1,600 Nitrato Outdoor 1,400 1,200 1,000 0,800 y = 0,220x + 0,366 R² = 0,273 0,400 0,200 0,000 0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 60,000 Calcio Outdoor 2,000 0,600 0,500 y = -0,063x + 5,502 R² = 0,975 0,000 0,000 0,000 0,000 1,000 0,400 y = 0,050x + 0,469 R² = 0,043 0,500 Amonio Outdoor 1,200 Sulfato Outdoor Sulfato Outdoor 1,400 2,000 6,000 Precipitación 276 80,000 100,000 -0,500 20,000 40,000 60,000 Calcio Outdoor 80,000 100,000 Anexo 28 Diagramas de Dispersión Zona No Expuesta Localidad Kennedy. Diagramas de Dispersión Ambiente Indoor-Outdoor 90,000 70,000 80,000 60,000 70,000 50,000 Calcio Indoor PM2.5 Indoor 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 y = 0,753x + 11,08 R² = 0,336 10,000 40,000 30,000 20,000 10,000 y = -6,030x + 56,71 R² = 0,924 0,000 0,000 0,000 0,000 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 0,500 1,000 1,500 2,000 Sulfato Outdoor PM2.5 Outdoor 70,000 60,000 25,000 2,500 20,000 2,000 15,000 1,500 40,000 30,000 20,000 Sulfato Indoor Calcio Indoor Calcio Indoor 50,000 10,000 5,000 10,000 y = -5,367x + 56,34 R² = 0,875 0,000 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 y = 1,428x + 7,134 R² = 0,128 0,000 1,000 2,000 4,000 0,000 5,000 y = -1,293x + 52,78 R² = 0,349 70,000 1,000 y = -0,508x + 1,673 R² = 0,134 0,500 40,000 30,000 20,000 10,000 0,000 -0,500 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 3,000 3,500 4,000 40,000 y = 4,199x - 2,979 R² = 0,911 30,000 20,000 0,000 0,000 4,000 2,500 10,000 0,000 0,000 2,000 Vel. Viento 50,000 Calcio Indoor Calcio Indoor 1,500 1,500 60,000 50,000 2,000 1,000 70,000 60,000 2,500 0,500 -0,500 Magnesio Outdoor 3,000 Amonio Indoor 3,000 y = -0,489x + 1,618 R² = 0,136 0,500 0,000 0,000 2,500 Amonio Outdoor 1,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 0,000 2,000 4,000 6,000 Precipitación Vel. Viento 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 Temperatura 70,000 60,000 Calcio Indoor 50,000 40,000 y = 4,199x - 2,979 R² = 0,911 30,000 20,000 10,000 0,000 0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 Temperatura 70,000 16,000 60,000 14,000 50,000 12,000 y = 0,307x + 30,8 R² = 0,902 30,000 20,000 2,500 2,000 10,000 Sulfato 40,000 Magnesio Calcio Diagramas de Dispersión Ambiente Indoor Zona No Expuesta Localidad Kennedy. y = 12,66x + 6,568 R² = 0,144 8,000 6,000 4,000 10,000 2,000 0,000 0,000 0,000 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000 PM 2,5 0,000 1,500 y = 0,949x + 0,013 R² = 0,993 1,000 0,500 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 Fluoruro 277 0,500 0,600 0,700 0,000 0,500 1,000 1,500 Amonio 2,000 2,500 3,000 Diagramas de Dispersión Ambiente Outdoor Zona No Expuesta Localidad Kennedy. 4,000 4,000 3,500 3,500 3,000 3,000 1,500 1,000 3,000 2,000 1,500 1,000 y = -0,965x + 3,041 R² = 0,170 0,500 0,500 Amonio 2,000 Sulfato y = 0,848x + 0,040 R² = 0,993 0,000 1,000 2,000 3,000 Amonio 4,000 5,000 -0,5000,000 -1,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 Vel. Viento 80,000 70,000 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 2,000 1,000 0,000 PM 2.5 Sulfato 4,000 2,500 2,500 0,000 5,000 y = -6,730x + 128,6 R² = 0,298 10,000 0,000 0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 Temperatura 278 y = -1,059x + 3,345 R² = 0,148 0,000 0,000 -1,000 0,500 1,000 1,500 2,000 Vel. Viento 2,500 3,000 3,500 4,000 Anexo 29 Rosa de Los Vientos Periodo de Muestreo (19/05/08 al 13/08/08) Localidad de Kennedy Fuente: ISC Aermod View, Plataforma Meteorológica RAMMET VIEW. Version 5.0 279 Anexo 30 Actividades Industriales generadoras de Metales y gases precursores de Iones. Fuentes Antropogénicas generadoras de metales pesados. Metal Cr Fe Mn Pb Zn V Fuente de Introducción al Ambiente Fabricación de cemento, aceros ferrosos para platerías, pigmentos de los textiles, pinturas, papel, caucho y otros materiales, el recubrimiento de bronce, cromados galvánicos, la corrosión de circuitos, tratamiento del audio y video. Hierro fundido, hierro labrado, hierro forjado, acero, aleaciones, construcción, transporte, armas, imanes, tintes, papel para heliografía, pigmentos, abrasivos, industrias mecánicas y ensamble de automotores. Aleado con hierro se utiliza ampliamente en la producción de acero para mejorar sus propiedades fisicoquímicas, los electrolíticos del dióxido de manganeso se usan en las baterías, catalizadores, fungicidas, agentes antidetonantes, pigmentos, secadores y preservativos de madera y el permanganato de potasio se emplea como blanqueador para decoloración de aceites y como un agente oxidante en química analítica. Agentes antidetonantes, baterías de plomo, pigmentos, cristalería, cerámicas, plásticos, ensambles, cable, soldadura, automóviles, pipetas o tubería. Sirve para cubrir los tejados y las goteras; para fabricar ácido sulfúrico; para recubrimiento de tubos para cañerías de agua y de gas; mezclado con arsénico sirve para fabricar balas y mezclado con el estaño sirve para hacer vajillas.66 Mezcla de Zinc (bronce), capa de corrosivos, pilas de las baterías y latas, estabilizador de PVC, precipitador de oro en la solución del cianuro, en medicinas y productos químicos, industria galvánica, de las pinturas y el soldar con autógena. Aproximadamente el 80% del vanadio producido se emplea como ferrovanadio o como aditivo en aceros, para incrementar la resistencia a la corrosión, y en aleaciones de titanio.67 Fuente: F.R.Siegel, 2002. 66 Diccionario Larousse. García-Pelayo y Gross. Pag. 696. Diccionario Larousse. García-Pelayo y Gross. Pag. 925. 67 280 Principales Fuentes de Metales Fuentes de Metales Aleaciones Ca,Si Baterías Cd,Pb,Zn Cableado Cu,Pb Cementeras Cr,Si Circuitos Electrónicos Si Galvanotecnia Cd,Cr,Zn Material Fotográfico Cd,Cr Minería Cd,Cu,Fe,Mn,Pb Pinturas y Tintes Cd,Cr,Fe,Mn,Zn Planta de Acero Ca,Cr,Fe,Mn Quema combustibles fósiles Cd,Pb,V,Zn Recubrimiento Cd,Cr,Zn Fuente: Evaluación De La Concentración De Metales Contenidos En Material Particulado Respirable Y Su Incidencia Sobre Ambientes Intra-Extra Murales En Dos Localidades De Bogotá Y Otras Ciudades Del País Con Antecedentes De Contaminación Atmosférica 2008. Principales Contaminantes en Material Particulado Emisiones del Mar Emisiones de Suelo X X Carbono Elemental Materia Orgánica (C, H, O, N) Emisiones Volcánicas Quema de Biomasa Combustión de Fósiles para transporte y energía. Combustión de fósiles y metales para procesos Industriales X X X X X X X X X X X Amonio (NH4+) Sodio (Na+) + Calcio (Ca2 ) + Magnesio (Mg2 ) + Potasio (K ) 2- Sulfato (SO4 ) X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Nitrato (NO3-) Cloro (Cl-) X X X X X X X X X Silice (Si) X X X X Aluminio (Al) X X X X Hierro (Fe) X X X X X X Fuente: Atmospheric Pollution. Stanford University: Cambridge University Press, 2002. 281 Anexo 8 Protocolo de Extracción y Filtrado LABORATORIO DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA PROTOCOLO EXTRACCIÓN Y FILTRADO MUESTRAS PARA IONES PEFMI-01 Para poder realizar el análisis de los iones solubles en agua, por medio de la Cromatografía Liquida, es necesario realizar el procedimiento de extracción y filtrado de las muestras contenidas en los respectivos filtros empleados para la recolección de material particulado. Para ejecutar dichos procedimientos son necesarios los siguientes materiales y reactivos, que también se observan en las imágenes: Viales de vidrio de 10 ml Tapas para viales de 10 ml Etiquetas de papel Cinta pegante transparente semigruesa Tubos de reacción eppendorf 1,5ml Filtros de membrana de 17 mm y 0,47 micras Jeringas de insulina de 1ml Hexano Toallas de papel Tabla cortadora Pinzas para filtros Cortador de filtros Molde para recorte de filtros Transferpipeta de 10 ml Micropipeta de 10-100 µl Micropipeta de 100-1000 µl Ultrasonido Balanza analítica de 6 cifras significativas Agua Desionizada Vasos de precipitado plásticos de 100 ml Vidrio de reloj 143 Procedimiento 1. Como se observa en las imágenes, se debe verificar que los filtros que se vayan a extraer tengan registrado el peso inicial y final y que cumplan con el periodo de acondicionamiento. 2. Marcar los viales, utilizando las etiquetas de papel y la cinta pegante, con el código establecido para la identificación de las muestras. Como se observa en la imagen. 3. Limpiar la tabla cortadora, las pinzas y el cortador con hexano teniendo en cuenta que este procedimiento debe hacerse dentro de la cabina de extracción y utilizando los elementos de protección personal. 4. Cortar la fracción de filtro necesaria para la extracción colocando debajo de la tabla cortadora un molde con la medida estándar del ¼ de filtro, ubicando el filtro sobre el molde y con el cortador partir solo el ¼ de filtro que se va a utilizar Precaución: para el manejo del filtro se debe tener cuidado de no tener contacto con la parte de este que contiene la muestra, esto es manipulándolo únicamente con las pinzas y tocando solo las superficies del filtro que no contienen muestra (borde exterior del filtro). Para cortar las fracciones de filtros HiVol se utiliza el mismo molde de cortado empleado para los filtros LowVol, garantizando así la misma medida de filtro utilizada para el posterior análisis. Esta secuencia de pasos se observa en las siguientes imágenes: 144 5. Pesar en la balanza analítica con 6 cifras significativas el ¼ de filtro cortado y registrar su peso en el Formato 004 (Imagen), ubicado en la carpeta de Formatos HPLC. Para esto se debe verificar que la balanza se encuentre calibrada y se debe manipular el filtro con cuidado para evitar la pérdida de material. Como se observa en la siguiente secuencia de imágenes: Registro Formato 004 Peso de Fracciones de Filtro Fecha Usuario: Código Filtro: Peso (g): Observaciones: Usuario Código Filtro Peso (g) Observaciones Persona que realiza el procedimiento Secuencia de números empleada para identificar los filtros Peso que posee la fracción del filtro Comentarios a tener en cuenta 6. Introducir el ¼ de filtro pesado dentro del vial previamente marcado (tener cuidado para evitar la confusión entre los filtros) con ayuda de las pinzas y doblando el filtro evitando que este se rompa, como se muestra en las imágenes: 145 7. Como se muestra en las imágenes, con la transferpipeta llenar el vial con 9ml de agua desionizada a la que previamente se le verificó la conductividad como control de calidad, evitando que el agua pueda crear interferencias para la posterior lectura de las muestras en el HPLC puesto que el detector del equipo es de conductividad. Nota: Luego de la utilización de la punta de la transferpipeta se desecha ya que dicho elemento es consumible y se debe procurar la no reutilización. 8. Tapar los viales y agruparlos, como se observa en la imagen, para evitar que se muevan dentro del ultrasonido (juntarlos con la ayuda de la liga de caucho o cinta pegante). 9. Llenar el ultrasonido con agua teniendo en cuenta que esta no debe superar la tapa del vial para evitar que estos se destapen. Luego introducir los viales dentro del ultrasonido (Imagen) y sonicar las muestras durante tres horas a temperatura ambiente. 10. Sonicadas las muestras estas se deben dejar enfriar por 15 o 20 minutos, puesto que el proceso de sonicado las calienta. Nota: Si la filtración no se va a realizar el mismo día de la extracción, los viales se deben refrigerar a una temperatura de 4°C. 11. Marcar los filtros de membrana y los tubos de reacción eppendorf con el código establecido para la muestra, como se muestra en la siguiente secuencia de imágenes: 146 12. Como se observa en las imágenes, utilizando Jeringas de insulina de 1 ml y los filtros de membrana, filtrar 1.5 ml de muestra introduciéndola dentro del tubo de reacción. Nota: Las muestras que se encuentran dentro de tubos de reacción son las que ya pueden ser analizadas en el HPLC. Guardar tanto las muestras que se encuentran en viales como las que se encuentran en los tubos de reacción dentro de una nevera a 4°C para garantizar su preservación. Elaborado por: Fecha: Aprobado por: Ana Carolina Barrera Cifuentes – Aura Liliana Rojas Pérez Febrero 2009 Hugo Sarmiento 147 Anexo 9 Preparación de Soluciones HPLC LABORATORIO DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA PROTOCOLO PREPARACION DE SOLUCIONES HPLC PPSHPLC-01 Preparación Fases Móviles La fase móvil es específica para cada una de las columnas, debido a la interacción de la fase estacionaria que se encuentra fija en la columna y el eluente o fase móvil a preparar. Las especificaciones para cada una de las preparaciones son las siguientes: Aniones Las condiciones cromatográficas establecidas son: Condiciones Cromatografícas Ácido p-Hidroxibenzoico Eluente 4 mM, 2,5% MeOH pH 8,5 Columna PRPX 100 Hamilton Flujo 2 ml/min Temperatura Ambiente Detección Conductividad Volumen Inyección 100 μL Presión 1000-4000 psi Nota: Antes de comenzar se debe tener en cuenta que todos los elementos a utilizar deben estar limpios (Ver Protocolo de Limpieza) y procurar que sean específicos para determinada preparación. Procedimiento: 1. Pesar 0.5524 gr. de ácido p-Hidroxibenzoico, para 1L de eluente. 2. Depositar dentro de un vaso de precipitado la cantidad de ácido previamente pesado, transfiriendo cuantitativamente el reactivo del vidrio de reloj al vaso para evitar pérdidas del mismo, y posteriormente adicionar un volumen de aproximadamente de 60 ml de agua desionizada a la que se le verificó conductividad. 3. Introducir en el ultrasonido el vaso de precipitado y sonicar hasta observar que el ácido este completamente diluido. 148 4. Como se muestra en la imagen, se toman 25 ml de metanol utilizando la transferpipeta e incorporarlos en un balón aforado de 1L. Nota: En este paso se debe utilizar mascara con filtros para vapores orgánicos, gafas de seguridad y guantes de nitrilo, ya que el metanol posee características toxicas, además el procedimiento debe hacerse dentro de la cabina de extracción. 5. Adicionar el ácido diluido en el mismo balón donde se encuentra el metanol y agitar garantizando la completa mezcla de los líquidos (imagen). Verificar que no hayan sólidos suspendidos ya que producirían posibles taponamientos en el interior del equipo. 6. Como se observa en la imagen, aforar el volumen a 1L con agua desionizada Nota: Medir conductividad del agua antes de utilizarla. 7. Ajustar pH hasta llegar a 8.5 para esto se adicionan aproximadamente 4.5ml de una solución de NaOH 1N, como se observa en la imagen. 8. Filtrar el eluente utilizando membranas de 0,45µm y el montaje de filtración que se muestra en la siguiente secuencia de imágenes, que consta de una bomba de vacío, un matraz de 1L con desprendimiento lateral y el equipo de filtración sartorius. 9. Purgar el recipiente que va contener la fase móvil y vaciar el volumen del balón en el recipiente. 149 10. Programar el equipo (Ver Protocolo Manejo HPLC) y dejar pasar eluente para obtener la línea base. Cationes Las condiciones cromatográficas establecidas son: Condiciones Cromatográficas Ácido orto fosfórico Eluente 3 mM Columna LiChrosil IC CA2 Flujo 1 ml/min Temperatura 40 Detección Conductividad Volumen Inyección 100 μL Presión 100-2000 psi Procedimiento: 1. Para la preparación de la solución madre se toman 34.1 ml de ácido orto fosfórico concentrado y se lleva a un volumen de 500ml. 2. De dicha solución madre se toman 3ml y se aforan a 1L, como se observa en la secuencia de imágenes, obteniendo así la fase móvil correspondiente para la lectura de cationes. 3. Ejecutar la misma secuencia de pasos 8 a 10 establecidos para el procedimiento Aniones, anteriormente descrito. Preparación de Soluciones Patrón Materiales y Reactivos Soluciones patrón de 1000 mg/L de: Amonio, Calcio, Magnesio, Nitrito, Nitrato, Sulfato y Fluoruro Espátula Balones aforados de 50 ml Agua desionizada tipo HPLC Transferpipeta de 10 ml Micropipetas de 1000 µl, 100 µl y 10 µl Puntas desechables para micropipetas Vaso de precipitado de 100 ml Tubos de reacción eppendorf de 1.5 ml Jeringas para insulina de 1ml Ultrasonido 150 Filtros de membrana de 17 mm y 0,47 micras Procedimiento 1. Identificar las concentraciones de las soluciones estándar con las que se desea hacer la curva de calibración del equipo. 2. Verificar que los balones aforados se encuentren limpios y si no, se debe seguir el Protocolo de Limpieza para estos elementos. 3. Etiquetar cada uno de los balones dependiendo del tipo de ión del cual se va a preparar el patrón, si es una mezcla identificarla si es de cationes o de aniones y la concentración a la que va a ser llevada la solución. 4. Preparar una solución inicial del ión o de la mezcla que se desee realizar llevando la solución patrón de 1000 mg/l a una de 100 mg/l. Para esto, se toma un vaso de precipitado se purga y luego se vierten aproximadamente 10 ml de la solución patrón de 1000 mg/l, esto con el fin de evitar una contaminación de la solución patrón de 1000 mg/l (solución madre). Luego se toman 5 ml de la solución madre del vaso de precipitado y se introducen en un balón aforado de 50 ml y se afora. 5. De la solución de 100 mg/l se preparan las demás soluciones que se quieran realizar teniendo en cuenta que se tienen solo 50 ml para su preparación. En la tabla que aparece a continuación se listan los volúmenes que se deben tomar para llevar de 100 mg/l a la concentración que se desee teniendo en cuenta que se van a usar balones aforados de 50 ml y la pipeta que se debe utilizar para tomar ese volumen de solución. Concentración que se Volumen a tomar de Pipeta a utilizar desea sln 100 mg/L 10 mg/l 5 ml Transferpipeta de 10 ml 5 mg/l 2.5 ml Transferpipeta de 10 ml 3 mg/l 1.5 ml Transferpipeta de 10 ml 1.5 mg/l 0.75 ml Micropipeta de 1000 µl 1 mg/l 0.5 ml Micropipeta de 1000 µl 0.05 mg/l 0.025 ml Micropipeta de 100 µl Nota: Estas concentraciones varían con los rangos de respuesta de la columna y del detector, y a los resultados obtenidos en las calibraciones del equipo. Ver Protocolo Manejo HPLC. 6. Marcar los tubos de reacción por ión o mezcla preparada y la concentración en la que se encuentran. 7. Llenar los tubos de reacción con las soluciones preparadas. Nota: Todas las soluciones deben filtrarse utilizando una jeringa de insulina de 1ml y filtros de membrana. 8. Guardar los tubos de reacción y los balones en la nevera a 4°C para su preservación. Nota: Estas soluciones luego de preparadas pueden ser utilizadas únicamente durante un mes si estas son refrigeradas. Elaborado por: Ana Carolina Barrera Cifuentes-Aura Liliana Rojas Pérez Fecha: Febrero 2009 Aprobado por: Hugo Sarmiento 151 Anexo 10 Protocolo Manejo Cromatografo Líquido de Alta Eficiencia (HPLC) LABORATORIO DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA PROTOCOLO MANEJO CROMATOGRAFO LIQUIDO DE ALTA EFICIENCIA (HPLC) PMHPLC-01 Principio de Funcionamiento En la cromatografía se separan los componentes de las mezclas a medida que son transportadas por una fase fluida o móvil a través de una fase estacionaria sólida o líquida, la separación de las moléculas se logra porque la movilidad de cada soluto depende de un equilibrio en la distribución entre la fase móvil y la estacionaria. Esta separación se puede realizar en función de sus cargas, masas, tamaños moleculares, la polaridad de sus enlaces y sus potenciales redox. La cromatografía líquida de alta resolución o HPLC (High Performance Liquid Chromatografy) es el método más sofisticado y moderno de la cromatografía líquida, que utiliza partículas de fase estacionaria para el interior de la columna con diámetros muy pequeños para aumentar la eficiencia. Así, se ha conseguido reducir el tamaño de la columna a 10-30 cm de largo y 4 -10 mm de diámetro en la HPLC, y el tiempo necesario para la separación, de 1h a minutos. En el laboratorio de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad de la Salle, se encuentra el Cromatógrafo Líquido de Alta Eficiencia (CLAE), en ingles High Performance Liquid Chromatography (HPLC), Marca LaChrom Merck Hitachi. El presente protocolo está desarrollado para establecer los aspectos más importantes que se deben tener en cuenta para el correcto manejo y desempeño del HPLC. Elementos que componen el HPLC En la siguiente imagen se observa de manera general los elementos que componen el Cromatógrafo Líquido de Alta Eficiencia (HPLC). Dichos elementos son: - Recipiente para Eluentes. Desgasificador Solvent Degasser L-7612. Bomba L-7100. 152 - Horno y Puerto de Inyección Manual Column Oven L-7351. Detector Conductividad L-7470. Interfase D-7000. Computador. Recipiente para Eluentes: Estos recipientes de vidrio son los que contienen las fases móviles, como se observa en la imagen, cada frasco está identificado con el nombre del líquido que almacena y se asigna una línea de flujo que se recomienda mantener constante para evitar confusiones entre eluentes. Las líneas empleadas en este caso son: Línea A B C D Líneas Flujo Sustancia Ácido p-Hidroxibenzoico Metanol Ácido ortofosfórico Agua desionizada Desgasificador Solvent Degasser L-7612: Es el sistema (Imagen) que permite retirar el aire contenido en la fase móvil a entrar en la columna. El líquido llega al desgasificador por medio de una tubería (Inlet), La fase móvil es desgasificada por aproximadamente 4 min. y sale a la bomba (Outlet). Nota: se recomienda marcar tanto las líneas de entrada al desgasificador como las de salida, para evitar confusión en el uso de los eluentes. Bomba L-7100: Es la encargada de impulsar la fase móvil hacia la columna, como se observa en la imagen, posee un panel de control con el cual se puede programar de manera manual condiciones cómo el porcentaje de fase móvil por cada línea, el flujo que se va a bombear hacia la columna y la presión de trabajo de la misma. Horno y Puerto de Inyección Manual Column Oven L-7351: En la imagen se puede observar los componentes del panel, en este se encuentra el puerto de inyección manual y el sistema para programar la temperatura de trabajo de la columna, la cual se encuentra ubicada en el interior de dicho modulo. Detector Conductividad L-7470: Es, como su nombre lo indica, el encargado de detectar la conductividad y dar la señal correspondiente representada en el cromatograma de cada uno de los analitos que se encuentran en las inyecciones (muestras y patrones) realizadas. Dicho modulo se observa en la imagen. 153 Interfase D-7000: En la imagen se muestra la unidad que conecta el HPLC con el computador. Computador: En este equipo se encuentra instalado el software necesario para la programación de los parámetros a intervenir dentro del análisis, la visualización de los cromatogramas y las herramientas necesarias que permiten el procesamiento de los datos para su posterior análisis. Condiciones Cromatográficas Estas condiciones varían dependiendo del tipo de columna y sí los analitos a determinar son aniones o cationes. Las utilizadas para este proyecto son: Condición Columna Cationes Cationes Lycrosil lc CA 2 Eluente 3mM ácido ortofosfórico Aniones PRP-X100 Aniones 4mM ácido p-hidroxibenzoico 2.5% MeOH pH=8.5 * 2.0 ml/min Conductividad Ambiente < 1900 psi, No exceder de 6000 psi 1000-4000 psi 100µL ** Flujo 1.0 ml/min Detector Conductividad Temperatura 30°C Presión Fabricante Presión de trabajo 100-2000 psi Volumen de Inyección 100µL ** * pH para eluente en general. ** Para garantizar este volumen dentro de la columna, en realidad se inyectan 300µl. Recomendaciones para el manejo de las columnas. Uno de los aspectos más importantes en el manejo de las columnas es el almacenamiento, se debe garantizar que la fase estacionaria no se cristalice, prolongando así el tiempo de vida de la columna y la correcta lectura de los iones a analizar. En la siguiente tabla se especifica el modo de almacenamiento dependiendo el tipo de columna: Columna Aniones Cationes Recomendaciones Columnas Almacenamiento Esta columna debe ser almacenada colocando en sus extremos los tapones correspondientes. Se deberá guardar con fase móvil dentro de ella. Esta columna debe ser almacenada a 4°C, ajustando a sus extremos los respectivos tapones. Se deberá guardar con fase móvil dentro de ella. Manejo Remitirse al HPLC Column Performance Report. Hamilton Remitirse al manual Operation Manual LiChrosil IC CA2 Ubicado en la carpeta del HPLC. El manejo correcto para las columnas es el establecido por cada fabricante en los manuales, es de vital importancia leerlos cuidadosamente para evitar cometer errores que pueden deteriorar el funcionamiento o la desactivación de las columnas. 154 Montaje de Columna y Precolumna 1. Escoger la columna que se desea instalar (aniones o cationes) y su respectiva precolumna (imagen). 2. En el interior del modulo, como se observa en la imagen, se encuentra el tornillo de ajuste (color azul) en el que va acoplada la precolumna, este tornillo posee en uno de sus extremos una conexión al loop (100μL) que es el conducto por el cual pasa la muestra luego de la inyección; al otro extremo del tornillo se encuentra una tubería que conduce la muestra a la columna luego de pasar por la precolumna. La precolumna cumple la función de retener cualquier tipo de impureza antes de que la muestra pase por la columna, es por esta razón que antes de montarla se debe observar si tiene algún tipo de partícula sólida que pueda llegar a obstruir el sistema. Al instalar la precolumna se debe prestar atención a la línea o sentido del flujo, que se encuentra identificada con una flecha dibujada en la precolumna. Nota: si la precolumna posee demasiada cristalización de partículas, lo cual se ve reflejado con excesos de presión de trabajo, es recomendable colocar una nueva. 3. Verificar que el eluente, está pasando correctamente por la precolumna, comprobando así que no hay fugas en esa parte del recorrido, para esto se presiona el botón pump on/off en el extremo superior izquierdo del panel de control de la bomba. Como se muestra en la imagen, se coloca un recipiente en el cual colectar el líquido luego que pasa por la precolumna. Nota: En ocasiones el sistema puede registrar exceso de presión, es debido a que la precolumna queda muy ajustada, para solucionarlo se detiene el flujo presionando el mismo botón de inicialización de la bomba y simplemente se desatornilla un poco teniendo precaución de no generar fugas. 4. Una vez ajustada y verificada la posición de la precolumna, se procede a conectar la columna. La columna es la parte más sensible e importante del HPLC, es la que contiene la fase estacionaria del cromatografo y da la señal de los analitos en los tiempos de retención correspondientes (Ver Calibración), para instalar la columna se conecta la tubería del extremo final del tornillo a un empaque de color negro, para evitar fugas se deja que sobresalga un poco de la tubería a través del empaque, luego se enrosca este empaque a la columna en sentido del flujo marcado en la columna y nuevamente se verifican fugas haciendo que pase eluente. En caso de ocurrir alguna señal de exceso de presión se comprueba en que rango se está trabajando, ya que en ocasiones los límites establecidos son bajos para el flujo de trabajo (Ver especificaciones de las columnas y método). 155 5. También se puede tener control del equipo de manera manual con el panel, ubicado en la parte izquierda de la bomba (Ver partes equipo), en esta parte se encuentra el botón manual set, que permite tener acceso a las líneas de flujo que posee la bomba y a los limites de presión, dependiendo de la columna a instalar se varia la línea de entrada de eluente, el porcentaje de flujo y los limites de presión, ya que las condiciones son diferentes para cada una y se digitan las especificaciones necesarias de corrida de la columna. (Ver especificaciones columna.). 6. Una vez rectificado el montaje hasta este punto, teniendo cuidado con la presión manejada y la no presencia de fugas, se conecta la línea que va al detector, dicha línea posee una rosca que se ajusta al otro extremo de la columna. Se verifica que el eluente está pasando completamente al frasco de residuos líquidos. 7. Observar detenidamente el sistema funcionando en su totalidad por aproximadamente 30 minutos, poner atención a los cambios de presión después de este tiempo, si no se ha reportado ninguna señal de error o presencia de fugas, se cierra la puerta del horno y se dispone a trabajar. Es importante resaltar que por ser Cromatografía Liquida se debe restringir completamente la entrada de aire al sistema, asegurándose que tanto en las líneas de conducción como en las inyecciones no se encuentren burbujas que provocarían exceso de presión dentro del sistema y su posterior deterioro. Tampoco se debe permitir el ingreso de partículas sólidas evitando taponamientos en el sistema, por esto se hace énfasis en la filtración y completa dilución de reactivos que se encuentren en estado sólido antes de ingresarlos al equipo. Inyecciones Nota: Antes de realizar cualquier procedimiento es necesario verificar el estado de limpieza de cada elemento. (Ver protocolo de limpieza) 1. Chequear que las botellas de suministro de la fase móvil estén lo suficientemente llenas para que no se desocupen durante la sesión de trabajo. Luego de encender el computador, se inicializan los módulos del HPLC de abajo hacia arriba en el siguiente orden: 1. Desgasificador Solvent Degasser L-7612 2. Bomba L-7100 3. Horno y puerto de inyección manual Column Oven L-7351 156 4. Detector Conductividad L-7470 5. Interfase D-7000 2. Abrir el icono, mostrado en la imagen, “Software Multi HSM D7000” que se encuentra en el escritorio del computador. 3. Se abre el software y se presenta la plataforma de trabajo como se muestra en la siguiente imagen: 4. Conexión del equipo: Dar clic en el icono mostrado en la imagen, identificado con una “i”. Esto transmitirá la información del software al hardware y confirma que existe comunicación entre el computador y el cromatógrafo. 5. Después se abre la ventana “Hardware Status”, mostrada en la siguiente imagen, se da clic en el botón inicializar y se espera a que reconozca los siguientes módulos: Interface Module. Pump. Other detector. 6. Una vez están reconocidos se visualiza la siguiente imagen y se da clic en “OK”. 157 7. Luego dar clic en el icono “Change Application”, que se muestra en la imagen y se abrirá la ventana “Application”, seleccionar conductividad y dar clic en “Select”. 8. Crear método: se debe hacer clic en “File” ubicado en la barra de menú, y escoger la opción “New”, como se observa en la siguiente imagen: 158 9. Aparecerá la ventana “Nuevo”, mostrada en la imagen, donde se selecciona “Method” y se da clic en “Aceptar”. 10. Inmediatamente después se despliega la ventana de configuración del método en blanco, en ella se definen todas las condiciones necesarias para trabajar durante la sesión, las cuales se mantienen mientras no se modifique el método. 11. Seleccione el icono “Method Configuration”, en esta ventana configure el método teniendo en cuenta la información que aparece en la siguiente imagen. 12. Seleccione el icono “Method Information”, que se observa en la imagen, y en esta ventana diligencie: a. b. c. En el espacio Developed By: Nombre o usuarios Description: los aspectos generales del método Solvent Names: Para cada una de las líneas (A, B, C y D) seleccione el eluente o solución que va a pasar por ellas. Evite cambiar las líneas para mantener selectividad de las mismas. 159 13. Haga clic en el icono “Pump Setup”, con el fin de configurar las condiciones de la Bomba, como el flujo y el porcentaje de fase móvil que se desea manejar. Como se observa en la imagen, la bomba posee cuatro líneas que son las que transportan la fase móvil, por esta razón en esta ventana se debe identificar cual solución va a ir en cada una de las líneas y de acuerdo a esto llenar los reservorios. Debe tener en cuenta que el límite de presión que establezca debe ser como máximo el de funcionamiento de cada columna. (Ver especificaciones de columna) 14. Seleccione el icono “Channel 2 Detector Setup”. En esta sección se configuran los parámetros del método. En esta ventana definirá el tiempo total de corrida de acuerdo a las necesidades de la columna y a la cantidad de analitos a determinar. Se despliega una ventana como la que se muestra a continuación: 160 15. Para establecer los métodos de cálculo que tendrá en cuenta el programa para arrojar los resultados, se debe hacer Clic en “Calculation Method”. En esta ventana se define toda la información concerniente a los resultados. (Área, Concentración, Picos, Calibración, etc). Se seleccionan las opciones mostradas en la siguiente imagen: 16. Abra la tabla de componentes haciendo Clic, en el Icono “Componente Table”, allí se define los tiempos de Retención de cada analito y además se establece un rango (porcentaje) en el cual ellos pueden moverse. 161 17. Abrir la tabla de concentraciones haciendo clic en el icono “Concentration Table”, en ella, como se observa en la imagen, se deben registrar los estándares y concentraciones para la curva de calibración. (Ver protocolo de calibración) 18. Para guardar el nuevo método seleccione “File” en la barra de menú, como se muestra en la siguiente imagen, y luego seleccionar la opción “Save Method As...” , introduzca el nombre que le quiere dar al método y seleccione la aplicación a la que pertenezca. Ejemplo: para el detector de conductividad la aplicación es CONDUCTIVIDAD. 162 19. Encendido bomba: con el teclado pequeño frente a la bomba también se puede configurar de cuál de las líneas se va a tomar la fase móvil y establecer la presión mínima para la bomba dependiendo del método y la columna. Para esto se debe presionar en el botón "Manual Set” entrando el valor apropiado por cada parámetro (presionando la tecla “Enter”). Para arrancar la bomba se presiona el botón “Pump On/Off” que se encuentra en la parte superior izquierda del panel de control de la bomba. En este punto es importante estar pendiente de la Presión que se va mostrando, con ello se puede tener una noción del estado de la columna. 20. Configuración Detector: El módulo L-7470 Detector de conductividad (Conductivity Detector), se maneja en el rango de 100µs/cm. 21. Encendido Horno: Después de haber encendido el L-7350, se debe dar “Enter” en la pantalla que tiene para que comience a subir la temperatura del mismo hasta 40°C o la recomendada por el fabricante, en caso de manejar la columna para cationes; y para la columna de aniones se maneja la temperatura ambiente, así que el horno permanecería apagado. Como se observa en las imágenes, el panel del horno presenta una serie de flechas que permiten aumentar o disminuir los grados de temperatura de trabajo. 22. Procedimientos de limpieza: una vez encendida la bomba, para limpiar las impurezas que existen por anteriores inyecciones; se debe dejar correr agua desionizada durante 15 min. Seguido a esto, se debe realizar una purga del equipo. Para llevar a cabo este procedimiento se debe abrir la válvula que se encuentra en el modulo de la bomba. Después de abrirla, se oprime el botón “Purge”, inmediatamente el flujo se va a poner en 9.999, se espera 4 minutos mientras se retiran las impurezas de inyecciones anteriores. Pasados los 4 minutos se oprime de nuevo el botón “Purge” y el flujo debe regresar al programado (ej. 2 l/min) y finalmente se cierra la válvula para que la columna siga trabajando en las condiciones establecidas. 23. Limpieza del loop: Para garantizar que el loop se encuentre completamente limpio, se debe inyectar agua desionizada y/o desmineralizada con una jeringa, llenándola tres veces la capacidad del loop (loop vol = 100 μl). Recuerde que la jeringa tampoco puede tener burbujas. Realizar esta inyección tres veces. 24. Tabla de información de la muestra: Para crear la tabla de muestras bajo la cual se van a ingresar los patrones o muestras, se debe hacer clic en “File” en la barra de menú y seleccionar “New”, “Sample Table” y aparece una nueva tabla. 163 25. Se da clic en el icono “Edit Table” y se abrirá la tabla donde se ingresan los datos sobre la muestra. Se debe tener en cuenta que cuando la inyección es de las soluciones estándar, en la columna cuatro llamada “Type”, como se muestra en la siguiente imagen, se debe especificar el número de estándar que se va a ingresar (ej. Std. 1) para garantizar que en el momento de realizar la curva de calibración del equipo se van a reconocer de tal forma. En caso que se vaya a inyectar muestra, se debe poner como UNK que es “desconocido”. 26. Una vez se ha terminado de ingresar la información concerniente a la muestra a inyectar, se debe guardar lo que se realizo en “File”, “Save Sample”. 27. Hacer Clic en el icono “Acquire Data”, que se observa en la imagen, para iniciar las inyecciones teniendo en cuenta la secuencia de la tabla anteriormente creada. 164 28. Se despliega un cuadro de dialogo como el que se muestra en la imagen, “Open Sample Table for Data Acquisition”, se muestran las diferentes tablas creadas, seleccionar la que se va a utilizar. Dar Clic en “OK”. 29. Aparece una ventana, mostrada en la imagen, en la cual se muestra la intensidad (Mv) de la curva por inyección de muestra, contra el tiempo en minutos. Además aparecen tres opciones de trabajo. Elegir una de las anteriores dependiendo del tipo de corrida a realizar: “Start Run” si se va a realizar una sola inyección; “Start Series” cuando se necesita llevar una secuencia de inyecciones definidas en la tabla de muestras y “Noise Test” si se quiere revisar el nivel de ruido en el sistema. 30. Al seleccionar “Start Run” o “Start Series”, aparece un cuadro de Dialogo indicando el momento en el cual se debe realizar la inyección “Waiting For Injection”, como el que se muestra en la imagen, y un cuadro de dialogo el cual indica, estado, nombre del método, la tabla de muestra, serie, tipo de muestra, presión y flujo de trabajo. 31. Inyección de patrones o muestra: Una vez se ha dado clic en el botón “Start series”, como se ve en el anterior ítem, el programa comienza a pedir las inyecciones en el orden que se programaron en la tabla de datos creada. Se recomienda que por cada estándar se realicen tres repeticiones para garantizar que la curva quede bien realizada. 32. Al efectuar las inyecciones en la jeringa no puede quedar ninguna burbuja, pues esto puede generar errores en la lectura de la muestra. Recordar que se debe inyectar tres veces la capacidad del loop para garantizar que la muestra llegue a la columna (V inyección: 300 μL). 165 Se introduce la jeringa en el loop y se inyecta completamente el volumen, luego se pulsa el botón “Autocero” que se encuentra en el detector, para que en el cromatograma la línea aparezca desde cero. 33. Como se observa en la imagen, se acciona la perilla que esta junto al loop para permitir el ingreso de la muestra, una vez se ha inyectado todo, cuando desaparezca el mensaje “Waiting for Injection”, se vuelve la perilla a su estado inicial y se deja la jeringa allí introducida durante por lo menos un minuto más. 34. Revisión de los cromatogramas obtenidos: una vez se han terminado de realizar las inyecciones, para poder revisar los cromatogramas obtenidos, se debe hacer Clic en el icono “Reprocess Data”. Aparecerá el cuadro de dialogo “Open File”. Dirigirse hasta “File Type”, seleccionar “Data”. Seleccionar en Aplicación, Conductividad. Aparecerán una serie de datos, elegir de la lista el que se desea ver y dar Clic en “OK” para que se muestre la información requerida. 35. Inmediatamente se abre una ventana que contiene la información de la Tabla de inyección seleccionada, como se muestra en la imagen, y las diferentes inyecciones realizadas con la siguiente información: – – – – – Numero del Vial Volumen inyectado Tipo Nombre de la muestra Concentración 166 Las opciones de trabajo del cromatograma son: a. Display: Cuando solo se quiere mostrar el cromatograma de una inyección. b. Multidisplay: Para revisar al mismo tiempo el cromatograma de dos o más inyecciones. c. Recalculate: Cuando el resultado de los picos no es muy convincente y se quiere corroborar la información. d. Calibration: para Realizar la curva de calibración. e. En la ventana de Display se puede disponer del cromatograma, moverlo, superponerlo para comparar los resultados con otros ya existentes. 36. Definición parámetros de integración: Estos parámetros son la referencia a tener en cuenta en el momento de comparar la calibración con las posteriores inyecciones de muestras. Una vez se abre el cromatograma se verifica la amplitud del pico reportado, esto se logra desplazando la línea sobre el eje X del cromatograma, que indica el tiempo donde el pico comienza a ascender, donde llega a su máxima altura y posteriormente donde decrece. 37. En la parte superior de la ventana donde aparece el cromatograma, se encuentra el icono “Integration Table”, al activarlo se abre una ventana donde se introducen los tiempos de los puntos anteriormente nombrados. Dicha tabla posee diferentes opciones, la utilizada para este caso es “INTEGRACION INHIBIT”, que como su nombre lo indica inhibe o permite la integración en un determinado rango de tiempo, y se activa o desactiva pulsando la opción ON/OFF, respectivamente. 167 38. Luego de introducir los valores se da click en “Update Method”, icono que se muestra en la imagen, que actualiza las modificaciones en el método. 39. Posteriormente se establece el tiempo de retención, siendo este donde el pico alcanza su mayor altura, dando click en el icono “Component Table”, se introduce el dato y nuevamente el icono “Update Method”. Como se observa en la siguiente imagen: 40. Para que estos cambios afecten las posteriores inyecciones se selecciona toda la serie de inyecciones, en la tabla de inyecciones anteriormente establecida, y se da en “Recalcule”. Aparecerá el cuadro mostrado en la siguiente imagen: 168 41. Reporte de resultados: Hacer Clic en icono “Report”, mostrado en la imagen, donde aparecerá una ventana con una serie de datos, seleccionar en “File Type Reporte” y en “Aplication” Conductividad. 42. Aparecerá una serie de datos donde se debe elegir los necesarios para generar el reporte definitivo. Dar clic en “OK”. 43. Aparece el Reporte en una ventana con varias opciones, para editar e imprimir el reporte. Y finalmente aparece el reporte completo listo para imprimir. La información relevante a incluir en los reportes, es la fecha de análisis, información sobre la muestra, cromatograma y reporte de concentraciones. 169 44. Salir del Programa: Dirigirse al menú “File” y seleccionar “Close All”. 45. Finalmente seleccionar “Exit”. 170 Calibración La calibración tiene como finalidad: Identificar el rango de las concentraciones de trabajo para una respuesta lineal. Identificar el tiempo de retención de cada uno de los analitos. Definir los parámetros de integración. El área obtenida en cada uno de los picos reportados por concentración. Establecer la precisión de los datos que se obtienen luego de introducir las muestras al HPLC. El parámetro más importante al realizar la curva de calibración es el coeficiente de correlación (R2), que representa el grado de relación entre las variables, entre más cercano se encuentre de 1, mejor será su proporcionalidad. Para realizar el procedimiento de calibración, se siguen los siguientes pasos: 1. Abrir el método correspondiente establecido para cationes o aniones, como se observa en la siguiente imagen: 2. Programar la secuencia de inyecciones de menor a mayor concentración, en la tabla de inyecciones, como se muestra a continuación: 171 3. Dentro de la tabla de inyección, se encuentra la columna “Type”, allí se especifica el número de estándar (STD), que se va a inyectar, este debe coincidir con el programado en el método. 4. Se realiza consecutivamente las inyecciones, es recomendable realizar varias inyecciones por patrón o estándar, para verificar la repetibilidad de la inyección. 5. Luego de terminar la serie de inyección, se observan cada uno de los cromatogramas, se establecen los parámetros de integración y el correspondiente tiempo de retención, teniendo en cuenta que estos parámetros deben abarcar el pico totalmente para poder calcular el área obtenida. 172 6. Establecido lo anterior, se seleccionan todas las inyecciones y se da clic en “Recalculate”. 7. Luego se da clic en el icono “Calibration” y se visualiza la curva de calibración, como se observa en la imagen. En la parte superior se observa el coeficiente R2, que debe manejar mínimo dos nueves luego del punto, 0.999. Es recomendable realizar consecutivamente la calibración con la corrida de las muestras, ya que esto garantiza que las muestras manejen los mismos parámetros de la calibración correspondiente. Si las inyecciones de la calibración se realizaron en una serie diferente, es necesario copiar y pegar los datos de una serie a otra de la siguiente manera: 173 1. Abrir la serie de calibración realizada y seleccionar los datos a copiar. 2. Dar click en el icono “Copy Injs”. 3. Se abre una ventana, como se muestra en la imagen, de ella se elije la serie a la cual se desean trasladar los datos, se da click en “OK”. 174 4. Se abre la serie a la cual se pegaron los datos, en ella se observan que los datos copiados quedan al final de toda la serie inyectada. 5. Se seleccionan las inyecciones y se aplica “Recalcule”, para que estos tomen la referencia de la curva de calibración correspondiente. Como se indica en la siguiente imagen: 175 6. Ir a “Modify Report”, y se observan los cromatogramas correspondientes a cada una de las inyecciones. Al final del reporte se observará la curva de calibración correspondiente. Es importante comparar la relación área-concentración, obtenida en la calibración, con las reportadas en cada una de las inyecciones de las muestras, asegurando así una coherente obtención de datos. Sin embargo, también se debe realizar una regresión lineal de los datos obtenidos, determinando así la ecuación de la recta correspondiente y=mx+b, donde y representa el área identificada y x la concentración. Al realizar dicha verificación los datos deben estar cercanos a los reportados por el HPLC. 176 Problemas Frecuentes HPLC Los siguientes cuadros son adaptados de las Buenas Prácticas de Laboratorio CLAR de la Facultad de Química Universidad Autónoma de México (UNAM), donde se muestran los problemas presentados y su posible solución. Solución de Problemas Causa Solución Recomendación ALTA Bloqueo en las líneas de flujo. PRESIÓN Formación de partículas en la columna Sistemas agua/solvente orgánicoPrecipitación de soluciones amortiguadoras Tamaño de partícula pequeño de la columna Fase móvil con viscosidad alta BAJA la concentración de la solución amortiguadora. Disminuya la fuerza iónica de la fase móvil. El operador prepara la fase móvil Emplear un tamaño de partícula más grande. Emplear disolventes con viscosidad baja. Verificar que se este empleando la fase móvil y el flujo correcto Remover el filtro de entrada y si la presión regresa a la normal indica que éste está tapado. Reemplazar o lavarlo. Ajustar las conexiones o reemplazarlas para impedir fugas a lo largo del sistema. Reemplazar o limpiar las válvulas check. Reemplazar empaques o sellos de la bomba. Desgasificar los solventes o fase móvil y purgar el aire del sistema. Recomendación Bloqueo del filtro de entrada Fuga en las líneas Fugas en la bomba INESTABLE Verificar que se este empleando la fase móvil y el flujo correcto Puede deberse al no lavar adecuadamente el sistema y se le pasó directamente algún solvente causando precipitación. Sistemáticamente desconecte cada una de las partes del detector a la columna verificando el flujo y presión para encontrar la parte bloqueada. Lave con solvente adecuado o reemplace la parte bloqueada. Reemplazar o limpiar filtros Emplear precolumnas de 0,5µm de tamaño de partícula para eliminar contaminantes de la muestra. Filtrar las muestras a través de filtros de 0,45µm. Verificar la compatibilidad de la fase móvil con Aire en la bomba Fugas en la bomba Reemplazar los empaques o sellos de la bomba. Reemplazar o lavar el filtro de entrada en la línea. Bloqueo del filtro de entrada 177 Y Altura pico Y tiempo de retención El sello de la válvula del inyector no esta bien ajustada. Aire en la jeringa del inyector. Variabilidad en el flujo de la bomba Alguna microfuga de la tubería del inyector al detector Problemas de equilibrio del detector. Otros Falta de Reproducibilidad del Área en el Pico Causa y/o Solución Verificar que el error no es debido a la muestra en sí, es decir, que ésta estable con el tiempo. Verificar que los parámetros de integración son los apropiados. Verificar la intensidad de la lámpara del detector. Generales La evaporación selectiva de los componentes de la fase móvil. Tapar los reservorios de los solventes o fase móvil. Si es debido a las fluctuaciones de la temperatura, emplear un horno para la precolumna. Deterioro de la columna. Disminución Tiempos de retención variables debidos a aire en el sistema; Desgasificar fases y purgar sistema para eliminar aire. El incremento del flujo, verificar la bomba y si es necesaria reencender la bomba. Incremento en la temperatura del sistema. La degradación de la sílica de la fase estacionaria por que el pH de la fase móvil este fuera de los límites de tolerancia de la columna. Disminución del flujo de la fase móvil, verificar y si es necesario reiniciar la bomba Aumento Falta de Reproducibilidad en los Tiempos de Retención El tiempo de equilibrio de la nueva fase es insuficiente. Pasar 20 volúmenes de la nueva fase a través de la columna. Verificar que no halla burbujas en la bomba Las fluctuaciones debidas a la disminución de la temperatura. Se recomienda emplear hornos en la columna. 178 Picos Fantasma Picos Dobleteados Fronteados (simetría Forma del (los) Pico (cos) Picos Anchos Causa y/o Solución Es por muestras muy concentradas por lo que se debe diluir. Volumen de inyección muy grande. Inyectar un menor volumen. Deterioro de la columna. Lavar o reemplazar columna y usar precolumna. Volumen muerto. Verificar que las conexiones estén ajustadas apropiadamente. Alta viscosidad de la fase móvil. Si es sólo para alguno de los picos es probable que sea debido a una elusión tardía de una muestra anterior. Contaminación de la muestra. Hacer la inyección del solvente de dilución o blanco de la muestra, fase móvil y solución de lavado para determinar la fuente de la contaminación Columna sucia. Lavar la columna con solventes más o menos polares a los usados para remover los contaminantes retenidos. Compuestos retenidos de inyecciones previas. Reinyectar la muestra y dar tiempo de corrida mayor hasta que salga el pico desconocido Si debiera aparecer sólo un pico puede ser por la co-elución de compuesto de interferencia. Implementar una limpieza de la muestra o un fraccionamiento previo de la misma. Ajustar la selectividad de la muestra cambiando fase móvil/fase estacionaria. Emplear una fase estacionaria de una eficiencia mayor, usar una columna de diámetro mayor o disminuir el volumen de muestra. Espacio vacío en la columna por su deterioro por lo que hay que reemplazar la columna Filtros de entrada parcialmente bloqueados Debido a la sobrecarga de la muestra. Disminuir el tamaño de muestra o debido al deterioro de la columna, es necesario emplazarla. Una coelución de una pequeña cantidad de una sustancia con un tiempo de retención menor al del siguiente pico; ésta sustancia puede ser también una contaminación. Línea Base Ruidosa Línea Base Espigada Problemas con la Línea Base Línea Base Variable Causa y/o Solución Taponamiento de la columna por contaminación y deterioro de la misma. Lavar la columna, emplear precolumna ó cambiar columna. Los debidos a cambios de temperatura emplear horno de columna Tiempo insuficiente de equilibrio del sistema. Cambios súbitos en la línea base pueden ser por fluctuaciones de temperatura. Celda del detector sucia. Lavar la celda del detector. Fase móvil contaminada y/o no fue mezclada en forma correcta. Emplear solventes grado HPLC y filtrar. Falla de la lámpara del detector. Cambiarla si es necesario. Pulsaciones de la bomba (si son periódicos) Efectos de la temperatura (si el detector es Índice de Refracción) Aire atrapado de la bomba y/o en la celda del detector. Purgar sistema y desgasificar la fase móvil. Prepara la mezcla de solventes. Que el equipo no realice la mezcla si se cuenta con una bomba binaria o cuaternaria. Aire en el sistema o detector pro lo que se debe desgasificar la fase móvil y asegurarse que todas las conexiones estén bien ajustadas. Interferencias eléctricas es necesario identificarlas y eliminarlas. Po ejemplo el horno de la columna. El deterioro de la columna por lo que debe cambiarse y usar precolumna. 179 Coleados (Simetría mayor a 1,2) Cortados en la base Cortados en la punta del pico Problemas con la Línea Base Causa y/o Solución Cuando todo los picos están coleados es por el resultado del deterioro de la columna o efectos externos a la columna como la presencia de metales pesados. Contaminación del filtro de entrada a la columna El cero del integrador está puesto muy bajo así que ponerlo en cero correctamente Emplear la función del auto-cero en caso de contar con ella. El rango de detección del detector es muy sensible por lo que es conveniente disminuir el nivel de sensibilidad. Sobrecarga de la columna, por lo que es conveniente diluir la muestra. Ejemplo Gráfico 180 Elaborado por: Fecha: Aprobado por: Ana Carolina Barrera Cifuentes – Aura Liliana Rojas Pérez Febrero 2009 Hugo Sarmiento 181 Anexo 11 Protocolo de Calidad y Validación HPLC LABORATORIO DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA PROTOCOLO CALIDAD Y VALIDACIÓN HPLC PCHPLC-01 Control Conductividad La conductividad es uno de los parámetros más importantes cuando el detector empleado es el de conductividad, ya que este dará la señal correspondiente que determinará el área de cada uno de los picos para cada ion analizado. Si este factor no se tiene en cuenta, es posible que las señales propias de los analitos no se observen en el cromatograma lo que hace imposible su identificación y posterior análisis. El control de conductividad se efectúa al agua desionizada empleada, para la preparación de soluciones patrones, eluentes, limpieza y extracción. Dicho parámetro debe encontrarse ≤1.5 μS/cm, para que no se presente ningún tipo de interferencia con las muestras a analizar. Es recomendable utilizar el mismo conductímetro para las mediciones, que se encuentre limpio y calibrado, para así reducir el error que se pueda obtener. Se recomienda NO almacenar agua desionizada, por el contrario, se debe tomar el agua directamente del equipo de osmosis inversa. Es posible que el agua desionizada presente conductividad alta (mayor a 1.8 μS/cm) en el momento de encender el equipo de osmosis, por esta razón, se debe dejar correr el agua por aproximadamente 15 min, y tomar nuevamente una muestra para medir conductividad, cuando éste parámetro se encuentre en el rango de trabajo, se pueden realizar las diferentes soluciones a utilizar en el HPLC. La medición de conductividad se debe realizar cada que se extraía agua del equipo de osmosis inversa y se registra en el Formato 001, que se encuentra en la carpeta “Formato”, ubicado en “Mis Documentos”, en el computador correspondiente para el HPLC. Formato 001 Control de Calidad Conductividad Fecha Usuario Usuario: Dato (μS/cm2) Referencia Conductimetro Persona que realiza la medición de la conductividad Referencia Conductimetro: 2 Especificaciones técnicas del equipo a manejar Dato (μS/cm ): Valor obtenido del conductimetro Observaciones: Comentarios a tener en cuenta 182 Observaciones Control de Presiones La presión es uno de los parámetros determinantes para el correcto funcionamiento del equipo. Para establecer el rango de trabajo se verifican las especificaciones de operación de cada una de las columnas y los limites en los cuales trabajan. (Ver condiciones cromatografías) Presión Columna Rango (psi) Análisis de Aniones 1000-4000 Análisis de Cationes 100-2000 Para revisar la presión manejada en el momento de utilizar el equipo se debe seguir los siguientes pasos: 1. Pasar eluente sin instalar la precolumna, como se presenta en la imagen, observar la variación de presiones en el panel de control de la bomba. Registrar dicho dato en el Formato 002, que se encuentra en el archivo Formatos de Calidad HPLC. Nota: Colocar un recipiente de tamaño proporcionado para evitar derrame de eluente en el interior del equipo. 2. Como se observa en la imagen, se instala la precolumna, verificar que no se presenten goteos, observar nuevamente y registrar el valor de presión en el Formato 002. La presión que se registra en este paso es la que indica si la precolumna presenta algún tipo de taponamiento. 3. Conectar posteriormente la columna respectiva, dejar correr eluente, verificar la no presencia de fugas y nuevamente registrar el valor de la presión. Repetir este procedimiento cada que se presenten cambios que generen exceso en la presión en el HPLC. La presión se puede incrementar por los siguientes motivos: 1. En el momento de montar la columna o precolumna se puede exceder la fuerza de ajuste y el equipo registrará una sobrepresión. Para esto, se debe encontrar un ajuste en el cual, no 183 se presenten fugas pero tampoco se exceda la presión del equipo. 2. Presencia de residuos sólidos en el buzo, loop, precolumna o columna. Para determinar el punto en el cual se está generado sobrepresión realice pruebas pasando eluente al flujo de trabajo por el sistema sin ningún elemento, con precolumna y con columna. Si al estar pasando eluente la sobrepresión se presenta sin ningún elemento puesto en el sistema es muy posible que los residuos se encuentren en los buzos o en el loop. Para eliminarlos siga los pasos que se encuentran en el protocolo de limpieza para loop y buzos. Si la sobrepresión se registra al colocar la precolumna, esta es la generadora de la sobrepresión. Para regular la presión siga el protocolo de limpieza para precolumnas; si al efectuar el procedimiento de limpieza no hay descenso en la presión es necesario que se cambie la precolumna, es de aclarar que la precolumna es un elemento desechable y el tiempo de vida es proporcional a la sustancia que se inyecte y el procedimiento de filtración previo. 3. Burbujas que entran al sistema por la línea de la fase móvil. Estas burbujas se generan en el frasco de la fase móvil, ya sea porque este no está bien cerrado o porque el buzo no se encuentra sumergido completamente en el frasco. Antes de arrancar el sistema es importante verificar los buzos y el cierre de los frascos. Si el sistema está presentando burbujas por alguna de las líneas abra la válvula de purga y coloque la bomba en flujo de purga durante 5 minutos. Es de tener en cuenta que el Formato 002 se debe llenar cada vez que se enciende el equipo o que se va iniciar una nueva corrida, verificando así ascensos o descensos de presión registrada. Sin embargo el equipo da señal de ERROR cuando se presenta sobrepresión y detiene la corrida realizada en ese momento. Formato 002 Control de Calidad Registro Presiones Fecha Usuario: Columna: Eluente: Presión: Flujo: Observaciones: Usuario Columna Eluente Presion (psi) Sin Elementos Precolumna Columna Flujo (ml/min) Observaciones Persona que realiza el procedimiento Especificaciones de la Columna a instalar Eluente o fase móvil empleada Espacio para registrar el dato a medida que se instalan las partes del sistema. Cantidad de eluente que debe pasar por el sistema Comentarios a tener en cuenta Este registro es solicitado por parte de soporte técnico del equipo cada que se realiza el correspondiente mantenimiento del HPLC, por esta razón es de vital importancia diligenciarlo consecutivamente cuando el equipo es utilizado. 184 Otro factor importante para el control de calidad y buen funcionamiento del HPLC, es la ejecución de la limpieza de cada una de las partes como se establece en el Protocolo de Limpieza. Luego de verificar los parámetros anteriormente nombrados, se hace necesario observar el comportamiento del HPLC, en el momento de obtener datos luego de las inyecciones de cada una de las muestras. Es por esto que se han establecido los siguientes procedimientos para verificar la respuesta del equipo: - Inyección de Blancos. Inyección de Agua Desionizada o tipo HPLC. Inyección de Eluente (Fase Móvil). Inyecciones de patrones como muestra. Calibraciones. Porcentaje de Recuperación. Filtración Las partículas acumuladas en el HPLC hacen que este se deteriore y que los análisis que se hacen en él tengan mayores porcentajes de error, es por esto que se filtran los eluentes, las muestras y los patrones, como se especifica en el Protocolo de Preparación de Soluciones HPLC. Adicionalmente la presencia de burbujas en el sistema altera la línea base del cromatograma, la filtración del eluente por bomba de vacio reduce el oxigeno disuelto en el eluente y las burbujas presentes en él. Inyección de Blancos Consiste en la extracción de la fracción de filtro del mismo lote utilizado para el monitoreo. El filtro no debe contener ningún tipo de muestra o patrón. La extracción se realiza siguiendo las condiciones del método a emplear, las cuales deben ser las mismas aplicadas a las muestras. Luego de la extracción, el blanco se debe inyectar preferiblemente iniciando la corrida programada en la tabla de inyecciones (Ver Manejo HPLC), verificando así señales propias del filtro que se puedan llegar a confundir con las señales de las respectivas muestras, también se recomienda las inyecciones de blanco entre muestras, por ejemplo cada 8 o 10 muestras inyectadas verificando así la normalidad de las señales reportadas por el equipo. En caso que el blanco reporte señales que no se tenían antes, es posible que la columna se encuentre sucia o que no hayan salido completamente los analitos de la muestra anterior, para esto, es recomendable realizar lavados por medio de inyecciones de agua desionizada e inyectar nuevamente el blanco verificando la normalidad de la respuesta del HPLC, posteriormente se continua con la inyección de muestras programadas. El blanco también permite observar si el filtro utilizado contiene algunos de los analitos a determinar, esto se debe tener en cuenta en el momento de analizar datos, ya que dicho valor se le resta a la concentración obtenida en las muestras y obtener así el valor real correspondiente al analito. Inyección de Agua Desionizada o tipo HPLC Este procedimiento se realiza, al igual que el blanco, en el momento de iniciar las corridas de muestras y entre muestras. Se efectúa para hacer limpieza del loop y de la columna, para verificar señales correspondientes del agua desionizada y para estabilizar la línea base del HPLC. En 185 ocasiones es necesario realizar varias inyecciones de agua ya que la línea base va estabilizándose a medida que se realizan inyecciones, el agua garantiza que la línea se encuentre estable en el momento de inyectar las muestras a analizar. Las inyecciones de agua también ayudan a disminuir la presión registrada por el sistema, lo cual es normal que se incremente a medida que se introducen las muestras al HPLC. Es recomendable realizar de 2 a 3 inyecciones para disminuir la presión. Inyección de Eluente (Fase Móvil) Básicamente la inyección de eluente se realiza para verificar señales propias del eluente. Se recomienda realizar al inicio y entre muestras, como las inyecciones de blanco y agua. Es importante recordar que el eluente o fase móvil, es la solución que continuamente se prepara y puede generar cambios en la respuesta del HPLC, por esta razón es prudente realizar el correspondiente seguimiento. Inyección Patrón como Muestra El patrón es una solución con concentraciones conocidas. Al inyectarlo como muestra se observa que tan eficaz es la respuesta del equipo, ya que dicho dato debe ser muy cercano al valor de concentración inyectado. El HPLC lo detecta como muestra al momento de programar la tabla de inyecciones, en dicha tabla se encuentra una columna llamada “TYPE”, en la cual se escoge la opción “UNK”, lo cual indica que la sustancia a inyectar es desconocida (Ver Manejo HPLC). Se aplica el mismo procedimiento que se realiza a las muestras para obtener el valor, esto es, establecer los parámetros de integración y el tiempo de retención para cada analito. Si el dato no es cercano al de la concentración de preparación del patrón, es posible que sea necesario repetir el patrón o ajustar las condiciones de integración. Calibración La calibración se realiza como se encuentra especificado en el Protocolo de Manejo HPLC, es el procedimiento que garantiza la respuesta del equipo. Es recomendada como control de calidad debido al cambio continúo de eluente principalmente, y aunque este se realice bajo las mismas condiciones (Ver Preparación de Soluciones), puede variar los tiempos de retención de los analitos. También se realiza para comprobar la repetibilidad y selectividad de las inyecciones, verificar parámetros de integración y como referencia para las posteriores inyecciones de muestra, por esta razón es prudente manejar varias curvas. En dado caso que las curvas de calibración no cumplan con las condiciones requeridas, es necesario volver a preparar las soluciones y realizar nuevas inyecciones. Porcentaje de Recuperación El porcentaje de recuperación consiste en la inyección de una masa conocida de analito patrón y se verifica que tanto en la extracción como en el análisis por HPLC se recupere el 100% de la masa conocida. Para conocer el porcentaje de recuperación se debe adicionar a la fracción de filtro un volumen y concentración conocidos de solución patrón y se efectúa el mismo método empleado para las muestras y el blanco. 186 Es importante verificar el tiempo de extracción, ya que en este paso el filtro es lavado y los analitos son solubilizados, en agua para el caso de los iones solubles; por esta razón se debe realizar el mismo procedimiento a diferentes tiempos de extracción. Es recomendado variar el tiempo entre 2 horas y 3½ horas. Sin embargo, estos tiempos pueden cambiar con respecto al método empleado y las sustancias a analizar. Para ejemplificar el procedimiento se describe lo realizado para análisis de iones solubles en agua en el siguiente esquema: 1. Como el procedimiento se divide en 4 tiempos (2h,2½h,3h y 3½h), al cortar el filtro completo se obtienen cuatro cuartos independientes. 2. A cada uno de los cuartos se adicionan una cantidad y concentración de patrón conocidos. Ej: 2ml y 10mg/L. 3. Luego, se introducen en viales separados y marcados según el tiempo de extracción. 4. Se introducen al ultrasonido y a medida que los tiempos de extracción se cumplen, el vial correspondiente se saca del ultrasonido y se realiza lo especificado en el Protocolo de Extracción y Filtrado de Muestras. Así sucesivamente hasta que el tiempo de extracción del último vial se cumpla, el cual es de 3½ horas. 5. De esta manera se obtienen 4 muestras diferentes. 6. Se analizan por el HPLC y se obtienen los datos del cromatograma. 7. Se determinan las masas tanto iníciales como finales, de cada una de las muestras: 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 µ𝑔 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑚𝑔 𝐿 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐼𝑛𝑦𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 𝐿 𝑥 1000 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 µ𝑔 = 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐶𝑟𝑜𝑚𝑎𝑡𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎 𝑚𝑔 𝐿 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝐿 𝑥 1000 8. Luego se determina el porcentaje de recuperación: % 𝑅𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑥 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 100 Es recomendable realizar mínimo dos inyecciones de cada una de las muestras para obtener resultados más certeros y realizar este procedimiento de manera previa verificando así el método de extracción a aplicar. El porcentaje de recuperación debe encontrarse por encima del 90 y 110%, si no es así, es necesario repetir el procedimiento bajo las mismas condiciones, si el porcentaje persiste, se establece un nuevo rango de variación de tiempos de extracción y se realiza nuevamente la prueba. Precisión La precisión es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones de preparación de soluciones y trabajo del equipo. Para ejemplificar el procedimiento se describe el realizado para la determinación de iones solubles en agua: Se prepara la respectiva fase móvil de la columna a utilizar, siguiendo el procedimiento descrito en el Protocolo de Preparación de Soluciones HPLC y realizando los controles de calidad descritos en el presente protocolo. 187 Preparación de una solución patrón de características conocidas, para este procedimiento se empleo el estándar 3 el cual es una mezcla de aniones de diferentes concentraciones. La preparación de las soluciones las debe realizar la misma persona que va a realizar las inyecciones, buscando establecer respuesta del equipo variando el usuario y la preparación de la solución a inyectar. Se programa el equipo y la tabla de inyecciones según el Protocolo de Manejo HPLC. Realizar 10 inyecciones consecutivas de la solución estándar 3 preparada. Las inyecciones las realiza cada usuario del equipo individualmente. Las 20 inyecciones se deben realizar en un mismo día garantizando la igualdad de condiciones. Los resultados de este análisis deben ser lo más cercanos posibles a la concentración inyectada. Entre menor sea la dispersión de los datos obtenidos mayor será la precisión. Linealidad La linealidad es la capacidad de un instrumento de medición para proporcionar un dato que tenga una relación lineal con una magnitud determinada distinta de una magnitud de influencia. Para la determinación de iones solubles en agua se realizo el siguiente procedimiento: Preparación de las soluciones patrón con las concentraciones utilizadas en la curva de calibración, para este caso se preparación 5 mezclas estándar variando concentraciones de analitos. Inyección de cada estándar tres veces consecutivas, verificando igualdad de condiciones. Obtención de las respectivas curvas de calibración. El análisis de linealidad se desarrolló mediante el método de mínimos cuadrados, entre más cercano sea el coeficiente de correlación lineal a 0,999 más lineal es el comportamiento del analito. Especificidad Es la capacidad de un método analítico para medir exacta y específicamente el analito sin interferencias de impurezas, productos de degradación o excipientes que pueden estar presentes en la muestra. Para determinar la especificidad se realiza el siguiente procedimiento: Preparación de soluciones estándar de iones individualmente. Se inyecta dichas soluciones de 2 a 3 veces, para garantizar que la respuesta obtenida sea la esperada para el ión específico, esto también se comprueba con los tiempos de retención para establecidos por el fabricante de la columna. Los picos de cada ión deben presentar áreas similares, ya que la concentración inyectada es la misma. Esta especificidad también se puede comprobar con las inyecciones de linealidad o curva de calibración, los picos individuales de cada ión deben aumentar de área a medida que la concentración aumenta y deben presentar proporcionalidad entre el área y la concentración correspondiente. 188 Limpieza Se refiere a todas las actividades necesarias para garantizar que todos los elementos que se requieren para la investigación no contienen trazas de contaminantes que puedan afectar los resultados y la integridad. Estos procedimientos están especificados en el Protocolo de Limpieza Elementos HPLC. Elaborado por: Fecha: Aprobado por: Ana Carolina Barrera Cifuentes – Aura Liliana Rojas Pérez Febrero 2009 Hugo Sarmiento 189 Anexo 12 Protocolo de Limpieza de Elementos HPLC LABORATORIO DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA PROTOCOLO LIMPIEZA ELEMENTOS HPLC PLEHPLC-01 Trazas de muestras, residuos de patrones, partículas sólidas y sustancias adheridas, representan los principales agentes contaminantes; su eliminación se basa en el desarrollo de una correcta limpieza realizada de manera regular, manteniendo así el buen desempeño del equipo y la calidad de los datos a obtener. Buzos Función: Actúan como filtro evitando el ingreso de sólidos o partículas que pueden estar contenidos en los eluentes antes de su ingreso a la columna. Con la Limpieza se: Eliminan partículas adheridas en la superficie del buzo. Evitar saturación y arrastre de partículas. Frecuencia Recomendada: Mensual Procedimiento: 1. Tomar 30ml de agua desionizada en un beaker de 100ml. 2. Adicionar 30ml de ácido nítrico al 50%. 3. Sumergir los buzos. 4. Sonicar durante 10 minutos. 5. Depositar la solución de lavado en el frasco de residuos ácidos del laboratorio. 6. Adicionar nuevamente en el beaker 60ml de agua desionizada. 7. Sonicar por 10 minutos. 8. Realizar dos veces el lavado con agua desionizada. 9. Purgar los buzos con el respectivo eluente. 10. Volver a instalar los buzos. Botellas de Vidrio Eluentes Función: Almacenamiento temporal de los eluentes. Con la Limpieza se: Eliminan sólidos precipitados, residuos de solución de eluentes y sustancias adheridas a las paredes. Frecuencia Recomendada: Cada 2 semanas. Procedimiento: 1. Desechar residuos eluentes. 2. Adicionar agua y jabón liquido. 190 3. Agitar enérgicamente. 4. Retirar completamente el jabón. 5. Lavar con abundante agua. 6. Purgar con agua desionizada. 7. Purgar con la solución eluente a utilizar. 8. Llenar el frasco con la solución eluente e instalar. Precaución: Mantener selectividad de cada una de las botellas. Jeringas de Insulina Función: Inyección de muestras. Con la Limpieza se: Eliminan trazas de muestra anterior. Frecuencia Recomendada: Entre muestra y muestra. Procedimiento: Luego de inyectar la muestra, succionar y desechar agua desionizada 4 veces para garantizar el lavado de la jeringa utilizada para la sesión de inyecciones. Precaución: Realizar este procedimiento con la punta ensamblada a la jeringa. Jeringa de Vidrio Función: Inyección de muestras. Con la Limpieza se: Eliminan trazas de muestra anterior. Frecuencia Recomendada: Entre muestra y muestra y luego de sesión de inyecciones. Procedimiento: 1. Luego de inyectar la muestra, succionar y desechar agua desionizada 4 veces para garantizar el lavado de la jeringa utilizada para la sesión de inyecciones. 2. Al terminar la sesión de inyección de muestras se debe lavar con agua desionizada varias veces y sonicar por aproximadamente 15 minutos. Loop Función: Transporte de muestra hacia la precolumna y columna. Con la Limpieza se: Partículas sólidas que puedan estar presentes en las soluciones a inyectar. Frecuencia Recomendada: Semanal. Procedimiento: 1. Desinstalar la precolumna y columna. 2. Agrupar las líneas de conducción en un recipiente con agua desionizada, con los buzos correspondientes instalados. 3. Abrir la válvula de purga dejando el flujo en 1 ml/min. Se recomienda dejar pasando agua durante toda la noche, distribuyendo el flujo en proporciones iguales en cada línea. Precaución: Tomar las medidas necesarias en lo referente a cantidad de eluente y 191 capacidad de recipiente de residuos. 4. Pasar agua tipo HPLC, durante 40 min por todas las líneas del sistema. 5. Instalar nuevamente las líneas con sus respectivas fases móviles, realizar purga por 4min. Precaución: Es importante resaltar que las líneas deben permanecer con eluente para evitar que se sequen. En caso de no utilizar alguna de las líneas, el recipiente debe contener una solución al 50% de metanol y agua. Precolumna Función: Retener partículas sólidas evitando el ingreso de las mismas a la columna. Con la Limpieza se: Eliminan partículas sólidas por medio de la solubilización. Frecuencia Recomendada: mensual o en el momento de presentarse sobrepresión debido a la precolumna. Procedimiento: 1. Colocar la precolumna en sentido contrario al flujo. 2. Pasar durante 30 min, a un flujo de 1ml/min, una solución de 50% de metanol y agua. 3. Colocar la precolumna en sentido del flujo y realizar nuevamente el paso 2. Otra metodología que se utiliza para la limpieza de las precolumnas consiste en sumergirlas en agua desionizada e introducirlas en el ultrasonido por 20 minutos a una temperatura de 30°C. Columna Función: Es la fase estacionaria del sistema, es la encargada de interactuar con la fase móvil, detectar y separar de los analitos y emitir la señal correspondiente hacia el detector. Es la parte más importante del sistema. Con la Limpieza se: Lavado de residuos de muestras anteriormente inyectadas y en ocasiones eliminar partículas sólidas por medio de la solubilización, es de recordar la importancia del no ingreso de partículas solidas a la columna. Frecuencia Recomendada: mensual. Procedimiento: 1. Colocar la columna en sentido contrario al flujo. 2. Pasar durante 30 min, a un flujo de 1ml/min, la solución eluente empleada. 3. Colocar la columna en sentido del flujo y realizar nuevamente el paso 2. 192 Líneas de Conducción Función: Llevar el eluente correspondiente hacia el sistema. Con la limpieza se: Eliminan posibles crecimientos microbianos en el sistema. Frecuencia Recomendada: Mensual. Procedimiento: 1. Agrupar las líneas de conducción en un recipiente con una solución al 70% de propanol. 2. Abrir la válvula de purga dejando el flujo en 1 ml/min. 3. Dejar pasando dicha solución por 40 min. Balones Aforados Función: Contener soluciones a un volumen determinado. Con la limpieza se: Eliminan trazas de soluciones anteriormente preparadas y partículas que pueden adherirse a las paredes. Frecuencia Recomendada: Cada que se requiera preparar una nueva solución. Procedimiento: 1. Vaciar los residuos de soluciones. 2. Adicionar agua y jabón liquido. 3. Agitar enérgicamente. 4. Retirar muy bien el jabón con abundante agua. 5. Adicionar agua destilada y agitar. 6. Llenar nuevamente los balones con agua destilada. 7. Llenar el ultrasonido con agua destilada. 8. Sumergir los balones en el ultrasonido. 9. Sonicar durante 15 minutos. 10. Retirar el agua contenida dentro de los balones y secar. 193 Jeringas de Insulina Función: Inyección muestras. Con la limpieza se: Eliminan trazas de muestras o soluciones anteriormente inyectadas. Frecuencia Recomendada: Semanal. Procedimiento: 1. Separar completamente el embolo del cuerpo de la jeringa. 2. Sumergir en una solución de agua y jabón líquido durante 10 minutos. 3. Lavar con abundante agua. 4. Lavar con agua desionizada. 5. Sonicar durante 15 minutos. 6. Secar y ensamblar nuevamente cada jeringa. Recomendación: Las jeringas utilizadas para las extracciones, especialmente las utilizadas con los filtros HiVol, es recomendable no utilizarlas nuevamente por el grado de contaminación que poseen. Vasos de precipitados plásticos Función: Uso selectivo para evitar contaminación de patrones y eluentes. Con la limpieza se: Eliminan trazas de soluciones anteriormente preparadas y partículas que pueden adherirse a las paredes. Frecuencia Recomendada: Semanal. Procedimiento: 1. Vaciar los residuos líquidos. 2. Adicionar agua y jabón líquido. 3. Agitar enérgicamente. 4. Retirar muy bien el jabón con abundante agua. 5. Adicionar agua destilada y agitar. 6. Llenar nuevamente los vasos con agua destilada. 7. Llenar el ultrasonido con agua destilada. 8. Sumergir los vasos en el ultrasonido. 9. Sonicar durante 15 minutos. 10. Retirar el agua contenida dentro de los vasos a secar. Elaborado por: Fecha: Aprobado por: Ana Carolina Barrera – Aura Liliana Rojas Pérez Febrero 2009 Hugo Sarmiento 194
