MP10 y MP2,5 - Tesis Electrónicas UACh

Distribución temporal de la contaminación atmosférica
(MP10 y MP2,5) entre 2010 y 2012 y sus consecuencias en
la salud de los habitantes de la comuna de Valdivia,
(Región de Los Ríos, Chile)
Patrocinante: Silvia Díez Lorente
Trabajo de Titulación presentado como
parte de los requisitos para optar al
Título de Ingeniero en Conservación
de Recursos Naturales.
GRACIELA TERESA VEGA ALMONACID
VALDIVIA
2013
ÍNDICE
i
ii
iii
iv
1.
2.
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.3
3.
3.1
3.2
3.3
3.4
4.
4.1
4.2
4.3
5.
6.
Calificación del comité de titulación
Agradecimientos
Dedicatoria
Resumen
INTRODUCCIÓN
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
Contaminación atmosférica
Contaminación atmosférica a nivel mundial
Contaminación atmosférica a nivel nacional
Contaminación atmosférica a nivel regional
MP10 y MP2,5
Medición del MP10 y MP2,5 en Chile
Clasificación de episodios
Variables climáticas que inciden en los niveles de contaminación atmosférica
Enfermedades respiratorias ligadas a contaminación atmosférica
MÉTODOS
Área de estudio
Metodología
Análisis de datos de calidad de aire
Análisis de variables meteorológicas
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Perfiles comparativos de superaciones de MP10 y MP2,5 para promedios
móviles 24 horas vs tres periodos diarios de 8 horas
Perfiles comparativos de episodios entre promedios móviles 24 horas vs
tres periodos diarios de 8 horas, para MP10 y MP2,5
Tabulación de datos climatológicos
CONCLUSIONES
REFERENCIAS
ANEXOS
Anexo 1. Promedio 24 horas para Mp 10
Anexo 2. Promedio 24 horas para Mp 2,5
Anexo 3. Periodos por horas de Mp10 para el año 2010
Anexo 4. Periodos por horas de Mp2,5 para el año 2010
Anexo 5. Periodos por horas de Mp10 para el año 2011
Anexo 6. Periodos por horas de Mp2,5 para el año 2011
Anexo 7. Periodos por horas de Mp10 para el año 2012
Anexo 8. Periodos por horas de Mp2,5 para el año 2012
Anexo 9. Estadística de variables meteorológicas
Anexo 10. Estadísticas datos de calidad de aire
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37
38
39
Calificación del Comité de Titulación
Nota
Patrocinante: Sra. Silvia Díez Lorente
6,8
Informante: Sr. Carlos Rojas Hoppe
6,1
Informante: Srta. Karina Igor Neira
7,0
El Patrocinante acredita que el presente Trabajo de Titulación cumple con los requisitos de contenido y
de forma contemplados en el Reglamento de Titulación de la Escuela. Del mismo modo, acredita que
en el presente documento han sido consideradas las sugerencias y modificaciones propuestas por los
demás integrantes del Comité de Titulación.
_______________________
Sra. Silvia Díez Lorente
i
Agradecimientos
A pesar de todos los errores que he cometido en mi vida (que no son pocos), agradezco a
Dios la posibilidad de siempre poder contar con segundas oportunidades, quizás no para
cambiar el resultado de mis acciones, si no para crecer y rescatar lo positivo de mi errar.
Este trabajo sin lugar a dudas es resultado de una nueva oportunidad, para poder
reivindicar mi camino y entender que el valor de las cosas es aún mayor cuando éstas se
logran con esfuerzo.
De esta manera quiero agradecer a todas aquellas personas que me han acompañado en
este desafío que emprendí hace ya algún tiempo atrás y que finalmente está llegando a su
fin, agradezco de todo corazón a mis padres, hermana y hermano por todo el apoyo y
constantes muestras de cariño, también agradezco a mis amigas, esa otra familia….la que
puedes elegir, por las constantes alegrías, risas, compañía, consejos y apoyo que a veces
es tan importante cuando estas lejos del hogar.
También agradezco formalmente a las personas que cooperaron con valiosa información
para este trabajo, en especial al Sr. Robert Brummer por su gran disponibilidad y
voluntad de facilitarme importantísimos datos, a la SEREMI de Medio ambiente por la
facilitación de la base de datos de calidad de aire, al Comité Ética de Investigación y en
especial a la Dra. María E. Bertrán quien desinteresadamente me escuchó, aconsejó y
aclaró mis constantes dudas.
No puedo dejar de agradecer a mi comisión de tesis quienes me han escuchado, apoyado y
dado la libertad de escoger el rumbo de mi trabajo sin presiones y siempre con gran
respeto, agradezco sinceramente al Sr. Carlos Rojas y la Srta. Karina Igor por haber
aceptado ser mis informantes, fue un agrado trabajar con ustedes.
Finalmente quiero plasmar en estas últimas palabras toda mi gratitud para dos mujeres
que me apoyaron mas allá de su deber, guiaron mi camino, me impulsaron cuando me vieron
decaer e inspiraron mis mejores ideas……
“Silvia y Angélica, sin Uds. no hubiese podido lograr este sueño… gracias infinitas”
ii
Dedicatoria
En memoria de mi abuela Laura.
“Podemos elegir los alimentos que comemos,
Podemos elegir el agua que bebemos,
Pero no podemos elegir.….…
El aire que respiramos”
iii
RESUMEN
El constante aumento de la población a nivel mundial y el indiscriminado uso de los recursos naturales
han llevado a tener un planeta con altos índices de contaminación atmosférica, lo que incide
directamente en el desarrollo y/o agravante de enfermedades respiratorias y cardiovasculares en la
población. El objetivo de este trabajo es la comparación entre dos metodologías de medición de
material particulado, la actual que emplea el Ministerio del Medio Ambiente vs una nueva metodología
a continuación propuesta. Se realizó un análisis de datos históricos de calidad de aire de Valdivia para
los contaminantes MP10 y MP2,5 con la finalidad de determinar las fluctuaciones de estos contaminantes
en una escala temporal de 36 meses, además del análisis de variables climatológicas como temperatura,
precipitaciones y presión atmosférica. Se consideró la base de datos de la estación de monitoreo de
Valdivia tanto para la actual metodología que utiliza promedios móviles de 24 horas en contraste con la
nueva propuesta metodológica que emplea tres periodos diarios de 8 horas, esto para determinar los
horarios de mayor concentración de contaminantes y así promover la problemática de contaminación
atmosférica y prevenir posibles efectos a la salud.
Palabras clave: contaminación atmosférica, salud, MP10, MP2,5, metodología.
iv
1.
INTRODUCCIÓN
Se denomina contaminación ambiental a la presencia en el ambiente de cualquier agente (físico,
químico o biológico) que puedan ser nocivos para la salud o bienestar de la población humana, animal
o vegetal. Sin lugar a duda a medida aumenta el poder del hombre y aumenta la acción antrópica, se
deteriora más el medio ambiente y son precisamente estas acciones las que en las últimas décadas ha
provocado un notorio aumento en la contaminación ambiental.
Los efectos de la contaminación atmosférica sobre la salud de las personas han sido un campo de
investigación prolífico desde el episodio de contaminación en Londres, que en Diciembre de 1952, la
cual causó la muerte de al menos 4000 personas (Ministry of Health, 2002).
Nadie duda desde entonces de los efectos adversos de altas concentraciones de contaminantes. Sin
embargo, desde 1990 se ha acumulado considerable evidencia que sugiere que concentraciones de
partículas y otros contaminantes, hasta entonces consideradas seguras (dentro de las normas primarias
de calidad ambiental), producen un daño significativo en la salud en especial por patologías de
Enfermedades Pulmonares Obstructivas Crónicas (EPOC) (Sanhueza et al, 2007).
Entre los agentes contaminantes que han incidido de manera directa en el aumento de EPOC, se
encuentran los altos niveles o episodios de concentraciones de material particulado (MP)
principalmente en zonas urbanas, los cuales superan la norma permitida.
En Chile la normativa vigente establece límites máximos para el material particulado respirable
MP10, que en el caso de 24 horas corresponde a 150 μg/m3 y como media anual a 50 μg/m3.
Recientemente, el Ministerio de Medio Ambiente, ha establecido una norma para el material
particulado respirable fino MP2,5 que entró en vigencia el 2012, cuyo límite máximo de 24 horas será de
50 μg/m3 y el anual de 20 μg/m3, límites bastante razonables desde el punto de vista de la protección de
la salud de la población (Díaz et al, 2010).
En este sentido, la relevancia de la siguiente investigación se centra en la búsqueda analítica de una
posible relación entre los altos índices de contaminación atmosférica generados por el contaminante
MP10 y MP2,5 entre los años 2010 a 2012, comparando la actual metodología que utiliza promedios
móviles de 24 horas vs una propuesta acotada a tres periodos móviles diarios de 8 horas, y de cómo
esto podría tener alguna variación en los efectos en la salud de la población Valdiviana.
1
De esta manera los objetivos propuestos son:
Objetivo general
Analizar la calidad de aire en la ciudad de Valdivia comparando dos metodologías y los
posibles efectos que ello podría tener en la salud de los habitantes de esta ciudad.
Objetivos específicos
Analizar la información de calidad del aire (material particulado respirable MP10 y MP2,5 ) en la
ciudad de Valdivia con su actual metodología de promedios móviles 24 horas.
Cuantificar periodos móviles diarios de 8 horas con base en la franja horaria generada por la
estación de monitoreo de Valdivia para elaborar perfiles comparativos.
Comparar ambas metodologías y como los resultados obtenidos de éstas pueden afectar la salud
de los habitantes de la ciudad de Valdivia.
2.
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
2.1
Contaminación atmosférica
La contaminación puede definirse como cualquier modificación indeseable del ambiente, causada
por la introducción de agentes físicos, químicos o biológicos en cantidades superiores a las naturales,
que resulta nociva para la salud humana, daña los recursos naturales o altera el equilibrio ecológico
(Instituto Nacional de Higiene, Epidemiología y Microbiología de la República de Cuba, 2006).
Esta depende de tres factores que son: geografía, meteorología y emisión. La primera es un factor
que permanece estable, mientras que las dos siguientes en lugar de ser un factor, son una condición. La
emisión puede ser controlada por las personas al tener una medición sobre ésta, pero no se puede inferir
a futuro debido a que la meteorología es muy variable y ésta incide directamente en los resultados de la
emisión, algunas veces ayudando a disiparla mientras que otras veces la acentúa.
2
2.1.1 Contaminación atmosférica a nivel mundial
La contaminación del aire y el cambio climático están estrechamente vinculados. El CO 2 como gas
de efecto invernadero es la principal causa del cambio climático que a su vez es responsabilidad directa
del hombre. En el año 2008, la exposición a niveles peligrosos de contaminación del aire en forma de
partículas finas (PM2.5) representó 1,3 millones de muertes prematuras en las zonas urbanas. Esta es
una de las principales preocupaciones, que la población urbana está aumentando al 50 por ciento de la
población total del mundo de hoy y se espera que alcance el 70 por ciento en 2050 (Brasseur, 2009).
Globalmente, alrededor de 2.800 millones de personas dependen de combustibles sólidos para
cocinar, a menudo usando estufas rudimentarias o fuegos abiertos que generan altos niveles de
contaminación que son perjudiciales para el medio ambiente y el planeta. Se calcula que hubo 64
millones de personas con EPOC en el 2005, de las cuales murieron más de 3 millones, esto representa
un 5% de todas las muertes registradas ese año (W.H.O., 2009).
La OMS sigue el uso de combustibles y tecnologías, así como los efectos de la contaminación en la
salud y supervisa los beneficios para la salud de los cambios a alternativas menos contaminantes.
Además de esto existen Normas de Calidad del Aire, que van en directo apoyo a los recursos naturales
y las intervenciones para mejorar la calidad del aire y la salud.
2.1.2 Contaminación atmosférica a nivel nacional
La calidad del aire constituye uno de los temas ambientales que más directamente afectan a la
población. En Chile, si bien la preocupación por la contaminación del aire tiene antecedentes que se
remontan a inicios del siglo XX, las primeras normas de emisión y calidad se dictan en 1961 y 1978,
respectivamente. Posterior a eso, se han realizado nuevos estudios y procesos de revisión normativa
que han dado como resultado que hoy Chile cuente con normas primarias de calidad ambiental de
alcance nacional, que regulan la concentración en el aire de seis tipos de contaminantes, identificados
como los principales y más nocivos para la salud. Dichas normas, regulan concentraciones máximas
respecto a material particulado, tanto MP10, como MP2,5, así como respecto a dióxido de azufre (SO2),
dióxido de nitrógeno (NO2), ozono troposférico (O3), monóxido de carbono (CO) y Plomo (Pb). El
siguiente cuadro presenta una descripción de las normas primarias de calidad del aire vigentes en μg/m 3
(CONAMA, 2010).
3
Cuadro 1. Normas primarias de calidad vigentes.
Contaminante
Nivel
Métrica
Excedencia
O3
120
Promedio móvil de 8 horas
Percentil 99
50
Media aritmética trianual
No se permite
150
Media aritmética diaria
Percentil 98
20
Media aritmética anual
No se permite
50
Media aritmética diaria
Percentil 98
80
Media aritmética anual
No se permite
250
Media aritmética diaria
Percentil 99
100
Media aritmética anual
No se permite
400
Media aritmética horaria
Percentil 99
MP10
MP2,5
SO2
NO2
Se estima que en Chile al menos 10 millones de personas están expuestas a una concentración promedio anual de MP2,5 superior a 20 microgramos por metro cúbico, lo que a su vez resuelve que más
de 4.000 personas mueren prematuramente al año por enfermedades cardiopulmonares asociadas a la
exposición crónica a MP2,5. Esta cifra representa más del doble del número de fatalidades por
accidentes de tránsito (CONASET, 2010).
2.1.3 Contaminación atmosférica a nivel regional
A nivel regional el uso de leña es una de las actividades que representa la mayor causa de
contaminación atmosférica por hogar, en especial a medida que se avanza en latitud, debido a que las
temperaturas promedios diarias disminuyen y las horas de frío aumentan, por lo tanto se incrementan
las horas de funcionamiento de los calefactores. El panorama es más desfavorable aún si se considera
que la mayor parte de las partículas provenientes de la combustión de biomasa corresponden a una
fracción inferior a 2,5 micrógramos (CONAMA, 2002).
La mala calidad del combustible, debido al alto contenido de humedad de la leña, representa el
mayor aporte a las emisiones de MP de este sector, seguido por la baja eficiencia de los calefactores
existentes, asociado también a su mala operación (MMA, 2011).
El uso de cocinas a leña también representa una importante fuente de emisiones contaminantes. La
preferencia de leña, como combustible para calefacción, se explica en gran medida por su bajo precio
con respecto a otros sustitutos. Por otra parte, la comercialización informal de leña hace aún más barato
su precio de venta. Se estima que la evasión tributaria en este mercado alcanzaría los 15 millones de
dólares anuales.
4
En el caso de la ciudad de Valdivia, del total del consumo de leña, prácticamente el 70% se
consume a nivel domiciliario, 26% se consume en industrias y 4% se utiliza a nivel de consumidores
institucionales o comerciales. Es así como el consumo de madera para energía en la Región de Los
Ríos proyectada al año 2010 era de 1.790.571 m3, de los cuales el 84% es residencial (rural 35% y
urbano 49%), comercial e institucional 12% e industrial 4% (INFOR, 2012).
Otro de los factores influyentes en la contaminación atmosférica a nivel regional es el aumento del
parque automotriz debido al aumento demográfico que han presentado éstas zonas. Solo en la ciudad de
Valdivia, el parque total llega a los 33.564 automóviles de todo tipo, incluido en ello el transporte
público y de carga (Austral de Valdivia, 2013).
2.2
MP10 y MP2,5
El material particulado (MP) es el contaminante que más significativamente ha sido asociado a
eventos de mortalidad en la población (Pope y Dockery, 2006). Este contaminante se clasifica según su
diámetro, característica de la cual depende la intensidad de sus impactos. Existen dos métricas comúnmente utilizadas para clasificar el material particulado, partículas menores a 10 micrones conocidas
como MP10 y partículas menores a 2,5 micrones, conocidas como MP 2,5. De esta forma, en el MP10 se
pueden distinguir dos fracciones, la fracción gruesa, es decir, entre 2,5 y 10 micrones y la fracción fina,
menor a 2,5 micrones. Cabe señalar que la fracción fina, MP2.5, está compuesta por partículas suficientemente pequeñas que penetran en las vías respiratorias hasta llegar a los pulmones y los alvéolos,
lo que aumenta el riesgo de mortalidad prematura por efectos cardiopulmonares, en exposiciones de
corto y largo plazo (CONAMA, 2010).
En cuanto a la fracción gruesa, MP10, de acuerdo con la Agencia de Protección Ambiental de
EE.UU. (EPA), si bien existe una aparente relación entre la exposición de corto plazo y los efectos
respiratorios y cardiovasculares, no existe evidencia suficiente para constatar potenciales efectos por
exposición de largo plazo (EPA, 2009).
2.2.1 Medición del MP10 y MP2,5 en Chile
El material particulado de 10 y 2,5 micrones son medidos en las estaciones de monitoreo de
calidad del aire clasificadas como estaciones de monitoreo de representatividad poblacional (EMRP).
Dichas estaciones deben poseer ciertas características según la norma primaria de calidad de aire, como
por ejemplo; que exista al menos un área edificada habitada en un círculo de radio de 2 km, contados
5
desde la ubicación de la estación, que esté colocada a más de 15m de la calle o avenida más cercana, y
a más de 50m de la calle o avenida más cercana que tenga un flujo igual o superior a 2.500
vehículos/día. Además de esto la estación debe estar situada a más de 50m de la salida de un sistema de
calefacción (que utilice carbón, leña o petróleo) o de otras fuentes fijas similares y tendrá un área de
representatividad para la población expuesta consistente en un círculo de radio de 2 km, contados desde
la ubicación de la estación (norma calidad aire MP10).
2.2.2 Clasificación de episodios
Como se viene repitiendo en capítulos anteriores, el material particulado (MP 10 y MP2,5)
actualmente está regulado en Chile por las normas primarias de calidad de aire, cuyo máximo aceptable
para la fracción MP10, es de 150μg/m3, mientras que para la fracción MP2,5, es de 50μg/m3. Todos los
valores superiores son considerados como superaciones de la norma de calidad de aire y clasificados
como episodios de contaminación atmosférica.
Dichos episodios también poseen una clasificación, la cual según su valor se clasifica en alerta,
preemergencia y emergencia (cuadros 2 y 3).
Cuadro 2. Clasificación de episodios para MP2,5.
Fuente. SEREMI de Medio Ambiente Los Ríos.
Cuadro 3. Clasificación de episodios para MP10.
Fuente. SEREMI de Medio Ambiente Los Ríos.
2.2.3 Variables climáticas que inciden en los niveles de contaminación atmosférica
La presión atmosférica es uno de los elementos del tiempo menos notable, y en la vida cotidiana a
casi nadie le interesa. Sus variaciones diarias en superficie no son perceptibles, como lo es por ejemplo
6
la temperatura, precipitación, humedad relativa o el viento. Sin embargo, la presión es de la mayor
importancia en las variaciones diarias del tiempo, ya que genera los vientos, que a su vez producen
variaciones de la temperatura, de la humedad relativa o de la precipitación. Por su relación con las otras
variables del tiempo, las variaciones en la presión del aire son un factor de la mayor importancia en los
pronósticos del tiempo (Inzunza, 2002).
La temperatura por su parte presenta un efecto inverso con la acumulación de contaminantes
atmosféricos, es decir, a menores temperaturas, mayores son las concentraciones de material
particulado debido principalmente al efecto de la calefacción, la cual en zonas como la estudiada,
corresponde principalmente a leña.
En lugares como Valdivia, los centros de altas presiones presentan directa relación con los meses
más fríos, donde ésta actúa como una especie de tapa, impidiendo que los contaminantes circulen y
provocando episodios de escasa visibilidad, lo cual se puede mantener por horas e incluso días. Un
periodo de tan sólo tres días de estas acumulaciones, puede llevar a concentraciones elevadas de
productos peligrosos en la atmósfera y, en casos extremos, producir enfermedades e incluso la muerte.
Quizá el caso más notorio en la historia de la contaminación mundial ocurrió la semana del 4 al 10
de diciembre de 1952, cuando una masa de aire frío cubrió la ciudad de Londres. Debido a las bajas
temperaturas, gran parte de la población prendió sus estufas de carbón y la industria así como la
circulación de vehículos no se detuvieron. El día 6, la luz del Sol apenas penetraba la densa nube de
contaminantes, que no podía salir del valle del Támesis debido a la menor temperatura de la masa
superior de aire. La incidencia de ataques al corazón y las dificultades respiratorias creció. Cuando al
fin el viento despejó el cielo, se estima que unas 4.000 personas habían muerto por razones atribuibles
al fenómeno (Ministry of Health, 2002).
Finalmente se encuentran las precipitaciones, las cuales caen sobre la capa de contaminantes en
forma de lluvia arrastrando las partículas en suspensión y haciéndolas decantar al suelo, limpiando de
este modo la atmósfera. Pero éste efecto solo de manera temporal, debido a que en ciudades como
Valdivia en días de lluvia se encienden los calefactores, que en su gran mayoría funcionan a leña, y esta
combustión va a dar nuevamente a la atmósfera saturándola una vez mas de material particulado.
2.3
Enfermedades respiratorias ligadas a contaminación atmosféricas
Estudios epidemiológicos revelan que existe una consistente y robusta relación entre exposición al
material particulado y cáncer de pulmón y enfermedades cardiovasculares (ECV). Efectos nocivos por
7
exposición prolongada y a altas concentraciones de material particulado, también se han observado en
grupos susceptibles de la población, tales como asmáticos, niños y adultos mayores.
Se ha descubierto que el material particulado fino (MP 2,5) puede penetrar profundamente en los
pulmones y entrar al torrente sanguíneo, llevando con él las toxinas al resto del cuerpo, donde éstas
pueden afectar el sistema respiratorio, cardiovascular y otros. Las partículas ultra finas (<0,1 µm)
tendrían una mayor toxicidad por unidad de masa y tal toxicidad aumentaría conforme disminuye el
diámetro aerodinámico de la partícula (Donaldson y MacNee, 1998).
El MP fino domina el número de concentración de partículas y área superficial, principalmente en
las emisiones de los sistemas de combustión y, por lo tanto, es capaz de acarrear grandes
concentraciones de contaminantes tóxicos adsorbidos o condensados. Las partículas finas agravan las
enfermedades cardiovasculares, incrementando los ataques cardiacos y del cerebro, debido a que
invaden el torrente sanguíneo e inician una respuesta inflamatoria, interrumpen los latidos cardiacos e
incrementan la coagulación sanguínea, lo que en algunos casos produce muerte prematura (Díaz et al.
2010).
3.
MÉTODOS
3.1
Área de estudio
El estudio se realizó en la ciudad de Valdivia, provincia de Valdivia, Región de Los Ríos (figura
1). La comuna de Valdivia se localiza entre los paralelos 39º 48' Sur y 73º 14' Oeste. Posee una
superficie de 1.015 km2, presenta el principal centro poblado de toda la región, con una población total
de 154.445 habitantes al año 2012, el 92,8% de dicha población es urbana (INE, 2012).
El clima de la zona de Valdivia es templado lluvioso con influencia mediterránea con una
precipitación media anual de 2.588 mm, con lluvias durante todos los meses del año y una temperatura
promedio de 10ºC, registrándose las temperaturas más bajas entre los meses de junio y agosto (Pladeco,
2011).
Esta ciudad tiene como característica relevante encontrarse inserta en una red de humedales y por
otro lado rodeada por un ecosistema estuarino, ambiente propicio para el crecimiento de la vegetación.
8
Figura 1. Área de estudio, ciudad de Valdivia, provincia de Valdivia, Región de Los Ríos.
3.2
Metodología
El enfoque del estudio se basa en generar nueva información a partir del análisis de la calidad del
aire en la ciudad de Valdivia, buscando una posible relación entre los altos índices de contaminación
atmosférica generados por el contaminante MP10 y MP2,5 entre los años 2010 a 2012. Se comparó la
actual metodología que utiliza promedios móviles de 24 horas vs una propuesta acotada a tres periodos
móviles diarios de 8 horas, y de cómo los resultados obtenidos podrían tener alguna variación en los
efectos a la salud de la población valdiviana.
Para la elaboración de este trabajo se utilizaron datos obtenidos de fuentes de información
secundaria de tipo cuantitativa proporcionada por la SEREMI de Medio Ambiente (estación de
monitoreo parque Krammer) de los años 2010 a 2012.
3.3
Análisis de datos de calidad de aire
Para las variables correspondientes a calidad del aire, se requirió el análisis de datos de MP 10 y
MP2,5 tanto para promedios móviles 24 horas (Anexos 1 y 2), como también la información de franja
horaria. Esto con la finalidad de confeccionar perfiles que comparen la información ya existente en la
SEREMI de Medio Ambiente, la cual obtiene sus resultados con base en promedios móviles de 24
9
horas vs la nueva información generada en tres periodos diarios de 8 horas cada uno (Anexos 3 a 8),
siendo el primer periodo (A) desde 00:00 horas hasta 7:59 horas, el segundo (B) desde 8:00 horas a
15:59 horas y el tercero (C) de 16:00hrs a 23:59 horas.
3.4
Análisis de variables meteorológicas
Para las variables meteorológicas, fue necesario contar con datos diarios de temperatura mínima,
presión barométrica y precipitaciones, facilitados por el académico Robert Brummer P. del Instituto de
Ciencias Ambientales y Evolutivas de la Universidad Austral de Chile, con la finalidad de elaborar
gráficas que comparen y complementen los resultados obtenidos de los datos de calidad de aire.
4.
4.1
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Perfiles comparativos de superaciones de MP10 y MP2,5 para promedios móviles 24 horas
vs tres periodos diarios de 8 horas
Según los resultados para el monitoreo de calidad de aire en todo el país, el organismo pertinente a
este tema trabaja sus resultados con base en promedios móviles 24 horas, es decir de todos los datos
que se obtienen cada hora, finalmente se obtiene un valor final que representa a los 24 valores
obtenidos dicho día, independientemente si algunos valores fueron bajos o altos. Esta metodología
claramente presenta vacíos importantes, debido a que la fluctuación de valores durante un día puede
llegar a ser muy variada, entregándose de esta manera valores que claramente no reflejan la realidad.
Es así como todos los datos de calidad de aire fueron tabulados y graficados mes a mes y durante
los tres años en estudio, tanto para los promedios móviles 24 horas (Anexo 1 y 2), como para los tres
periodos diarios de 8 horas (Anexo 3 a 8), para ir accediendo a los distintos resultados que se
expondrán a continuación.
10
Figura 2a. Número de superaciones de MP10 por periodos vs promedio 24 horas
Como se puede apreciar la figura 2a, el contraste de valores de MP10 entre mismos años es
significativamente distinto comparando ambas metodologías, y si bien es cierto coinciden los meses de
menores y mayores superaciones, el valor resultante entre ambas gráficas es muy superior para la
metodología de periodos de 8 horas. Por ejemplo en el año 2010 los mayores valores corresponden a
los meses de mayo, junio y agosto, con 3 superaciones respectivamente, mientras que para la
metodología de periodos de 8 horas los mayores valores corresponden a los mismos meses pero con 15,
13 y 15 superaciones respectivamente. La misma tendencia se observa para los años 2011 y 2012,
siendo este último, el que presenta el mayor número de superaciones en ambas metodologías.
Con respecto a los totales anuales (Figura 3) se puede decir que para los resultados de promedios
24 horas de MP10 los valores fueron: 11 superaciones para el año 2010, 21 para el año 2011 y 31 para el
año 2012, mientras que para los periodos se obtuvo 64 superaciones para el año 2010, 74 para el año
2011 y 79 para el año 2012, claramente muy superior a la norma que solo permite 7 superaciones
anuales.
Para ambas metodologías, claramente existe una similitud de concentraciones, las cuales se
encuentran ente los meses de mayo a octubre. Sin embargo, las cantidades son significativamente
distintas, y si ya es dañino para la salud de los habitantes valdivianos tener 31 superaciones anuales de
un máximo permitido de 7, mucho peor serán entonces los efectos sobre la salud con un total de 79
superaciones.
11
Figura 2b. Número de superaciones de MP2,5 por periodos vs promedios 24 horas
Para el caso del MP2,5 los resultados obtenidos siguen el mismo patrón de conducta, siendo de esta
manera muy superior la cantidad de veces que se sobrepaso la norma en los periodos de 8 horas, que en
los promedios móviles de 24 horas. Sin embargo, las mayores cantidades de superaciones no se
encontraron en el año 2012 como lo muestra la figura 2a, si no que esta vez la mayor cantidad de
superaciones se encontraron en el año 2010 tanto para los promedios móviles de 24 horas como para
los periodos de 8 horas (figura 2b).
Lo preocupante en el año 2010 es la gran cantidad de superaciones que presentó la fracción MP 2,5,
ya que según la bibliografía existente, es precisamente la fracción fina la más peligrosa para la salud.
De esta manera es de prever que si estos datos se compararan con el número de pacientes con
enfermedades respiratorias atendidos ese año en la ciudad de Valdivia, claramente se podría encontrar
una importante asociación entre ambas variables.
Figura 3. Total de número de superaciones de MP10 y MP2,5 por periodos vs promedio 24 horas
12
Después de obtener como resultado que los periodos de 8 horas arrojan una mayor cantidad de
superaciones, es prudente separar las éstas por periodos para determinar los horarios en que se
distribuyen. De esta manera se observa la distribución de los contaminantes MP10 en el periodo A
durante los tres años en estudio (figura 4a), situando al 2012 con los valores más altos, de igual forma
la distribución del MP2,5 para los tres años de estudio en dicho periodo, el cual concentra los valores
más altos en el año 2010 (figura 4b).
a)
b)
Figura 4. Número de superaciones de MP10 y MP2,5 para el periodo A por años
Para el periodo B las figuras 5a y 5b muestran el número de veces que se sobrepaso la norma tanto
para MP10 como para MP2,5, con valores que no exceden las 3 y 14 veces respectivamente. Esto indica
que este periodo es el que presenta la menor cantidad de superaciones, por ende es un periodo
relativamente seguro con respecto a la exposición y posibles efectos a la salud de los habitantes.
a)
b)
Figura 5. Número de superaciones de MP10 y MP2,5 para el periodo B por años.
Finalmente se encuentra el periodo C (figura 6a y 6b), el cual concentra la mayor parte de las
superaciones, en sus dos fracciones, con una leve tendencia al alza en el caso del MP 10 y una
distribución más homogénea en el caso del MP 2,5. De esta forma se puede asumir que el periodo en el
cual los habitantes están expuestos a mayores concentraciones de contaminantes tanto de MP10 como
13
MP2,5 es el C, de 15:59 a 23:59 horas, por lo cual sería prudente informar a la población con la
finalidad que se cree conciencia ambiental y en especial se trabaje en la prevención de enfermedades
producidas o agravadas por material particulado.
a)
b)
Figura 6. Número de superaciones de MP10 y MP2,5 para el periodo C por años
4.2
Perfiles comparativos de episodios entre promedios móviles 24 horas vs tres periodos
diarios de 8 horas, para MP10 y MP2,5
Cada vez que los límites de material particulado exceden las cantidades que la norma primaria de
calidad de aire impone como máximo se denomina superación, y esta a su vez corresponde a un
episodio de contaminación atmosférica. Cada uno de estos episodios posee un nombre distinto según su
valor, las cuales corresponden a: alerta, preemergencia y emergencia.
En el caso del MP10 se denomina alerta ambiental a toda superación que se encuentre entre los 195
y 239 μg/m3, preemergencia ambiental entre los 240 y 329 μg/m3 y emergencia ambiental valores igual
o superior a 300 μg/m3.
De esta manera los resultados que se observan en la figura 7, muestran que según la metodología
de promedios móviles 24 horas de MP10 los episodios de alerta ambiental alcanzaron 2 para el año
2010, 7 para el 2011 y 4 para el 2012; por otra parte las preemergencias alcanzaron 2 para el año 2010,
4 para el 2011 y 5 para el 2012, mientras que episodios de emergencia no se registraron, por ende se
asume que las concentraciones de MP10 durante los tres años en estudio no excedieron los 239 μg/m3.
14
Figura 7. Promedios 24 horas de MP10 según tipos de episodios por años
En el caso de la fracción fina, los resultados (figura 8) arrojaron 26 episodios de alerta ambiental
para el año 2010, 19 para el 2011 y 21 para el 2012, encontrándose el valor más alto en agosto del año
2011. Las preemergencias alcanzaron 23 el año 2010, 17 el 2011 y 19 el 2012, encontrándose el valor
más máximo en agosto del año 2010. En el caso de las emergencias ambientales estas alcanzaron 18 el
2010, 6 el 2011 y 2 el 2012 con sus mayores valores en mayo y junio del año 2010.
Estos altos números de episodios, en especial de emergencias ambientales para el año 2010,
coinciden con los resultados de superaciones de MP 2,5, los cuales ese año alcanzaron su máximo valor
con respecto a los demás años en estudio.
Figura 8. Promedios 24 horas de MP2,5 según tipos de episodios por años
En cuanto a los episodios calculados para el MP10 con base en los tres periodos diarios de 8 horas
para el año 2010 (figura 9), los resultados muestran que la gran concentración de éstos se observan en
15
el periodo C, desde las 16:00 horas a las 23:59 horas con 12 alertas, 14 preemergencias y 4
emergencias, seguido del periodo A, desde las 00:00 horas a las 7:59 horas con 5 alertas, 2
preemergencias y 2 emergencias, finalmente con solo 1 episodio de alerta ambiental en el periodo B,
desde las 8:00 horas a las 15:59 horas.
Esto anula sin lugar a duda el resultado según la metodología de promedios móviles 24 horas que
actualmente utiliza el Ministerio del Medio Ambiente en nuestro país, la cual plantea que en el año
2010 los valores de los episodios no excedieron los 239 μg/m3, resultado que claramente aquí se
cambia, ya que se aprecia que en año 2010 al menos se registraron 6 episodios de igual o mayor a 300
μg/m3, para el MP10.
Figura 9. Tipos de episodios de Mp10 para el año 2010 según periodos
El caso del MP2,5 para el año 2010 (figura 10), los mayores valores se concentran en los periodos A
y C, alcanzando en el periodo A 25 alertas, 30 preemergencias y 30 emergencias, en el periodo C 32
alertas, 35 preemergencias y 24 emergencias, finalmente el periodo B presentó 11 alertas, 4
preemergencias y 4 emergencias. Si esto se compara con los valores que arroja la metodología de
promedios móviles 24 horas se puede observar, por ejemplo, que en el mes de mayo su máximo valor
fue de 8 episodios de emergencia, mientras que bajo la nueva metodología propuesta, solo en el periodo
C para ese mismo mes se obtuvieron 10 episodios de emergencia, argumentando nuevamente que los
resultados se encuentran subvalorados, y que la realidad de contaminación ambiental hoy en día es
mucho más compleja de lo que se ha venido calculando.
16
Figura 10. Tipos de episodios de Mp2,5 para el año 2010 según periodos
Según la figura 11, los episodios para el año 2011 de MP10 presentan similares características de
distribución que el año 2010, en el periodo A se observan 5 alertas, 3 preemergencias y 3 emergencias,
en el periodo B 2 alertas y 1 preemergencia, mientras que el periodo C, bastante más abultado que los
dos anteriores con 9 alertas, 12 preemergencias y 10 emergencias. Esto podría significar que es un
patrón concurrente que las mayores cantidades de episodios se concentren en los periodos C y A, una
característica no menor si se pretendiera hacer alguna proyección y en especial si se quisiera apostar
por la prevención de enfermedades producidas o agravadas por causa de la contaminación atmosférica.
Figura 11. Tipos de episodios de Mp10 para el año 2011 según periodos
En cuanto al MP2,5 para el año 2011 este muestra una considerable disminución en general de los
distintos episodios con respecto a su par del año 2010, de esta manera en la figura 12 se observa que en
el periodo A se registraron 10 alertas, 10 preemergencias y 11 emergencias, por su parte el periodo B
17
nuevamente fue el más bajo con 4 alertas, 5 preemergencias y solo 1 emergencia, finalmente el periodo
C albergó 10 alertas, 18 preemergencias y 27 emergencias, que supera ampliamente a las 6
emergencias propuestas según la actual metodología de promedios móviles 24 horas. Aunque en este
caso el total de episodios disminuyó, llama la atención que las emergencias hayan sido las más
recurrentes, un escenario no muy favorable considerando que para obtener dichos valores, las
concentraciones de MP2,5 debieron superar los 170 μg/m3.
Figura 12. Tipos de episodios de Mp2,5 para el año 2011 según periodos
Por último en el último el año 2012, presenta para su fracción de 10 μg los siguientes valores: para
el periodo A 8 alertas, 4 preemergencias y 2 emergencias, en el periodo B solo presenta 2
preemergencias y el periodo C presenta nuevamente la mayor cantidad de episodios, con 13 alertas, 18
preemergencias y 9 emergencias (figura 13).
Figura 13. Tipos de episodios de Mp10 para el año 2012 según periodos
18
El MP2,5 para el año 2012 (figura 14), presenta una distribución similar a la del año 2011. Sin
embargo, este año se encuentra el máximo de episodios de emergencias por mes durante los tres años
de estudio (con respecto la metodología de periodos), con 12 episodios de emergencia ambiental en el
mes de julio para el periodo C. Esto indica que las tardes del mes de julio de 2012 presentaron
concentraciones sobre los 170 μg/m3, muy superior a lo permitido a la norma de calidad primaria que
acepta como un máximo de 50 μg/m3, claramente un factor que debió haber tenido más de alguna
incidencia en la salud de los habitantes de la ciudad de Valdivia.
Figura 14. Tipos de episodios de Mp2,5 para el año 2012 según periodos
4.3
Tabulación datos climatológicos
Como se mencionó anteriormente las variables climatológicas guardan directa relación con las
concentraciones de contaminantes atmosféricos.
Con respecto a los resultado de presión atmosférica, esta posee un valor promedio de 1013,3 mb;
todo valor superior es considerado como una alta presión, y todo valor inferior es considerado como
una baja presión, y además considerando una altitud a nivel del mar, que es el caso de la ciudad de
Valdivia.
De esta manera se puede apreciar que en los 3 años en estudios los mayores valores se centran en
los meses que van desde abril a septiembre, lo cual coincide con los meses que presentan las mayores
superaciones; para el año 2010 por ejemplo marca sus máximas presiones entre julio y septiembre, lo
cual además coincide con los máximos episodios de alertas y emergencias ambientales (figura 15).
19
Figura 15. Datos de presión atmosférica para el año 2010
Para el caso del año 2011 la cantidad de altas presiones es aún superior que en el año anterior,
concentrando estos valores en los meses de junio, julio y agosto, lo cual también coincide con el alto
número de alertas, preemergencias y además emergencias (figura 16).
Si bien es cierto la cantidad se superaciones en el año 2011 es inferior que el 2010, no obstante,
la concentración de dichas superaciones es tan alta que los episodios de contaminación alcanzaron un
importante número de preemergencia y emergencias ambientales.
Figura 16. Datos de presión atmosférica para el año 2011
Finalmente se presenta el año 2012 que muestra los valores más altos de las presiones los cuales se
extiende entre los meses de mayo hasta septiembre, lo cual podría explicar el valor más alto de
emergencias por mes (12), en el mes de julio (figura 14).
20
Figura 17. Datos de presión atmosférica para el año 2012
La temperatura es otro factor muy importante a la hora de discutir las concentraciones de MP
presente en la atmósfera, ya que cuanto más bajas son las temperaturas, mayores pueden llegar a ser las
concentraciones de contaminante, esto debido al comportamiento que tienen las partículas a bajas
temperaturas y además del aumento de calefacción por parte de los habitantes en días de frío.
Para el año 2010 (figura 18), las temperaturas mínimas van de los -5ºC hasta los 15ºC, siendo julio
el mes con las temperaturas más frías de los tres años en estudio. Esto sin lugar a dudas puede
relacionarse con los resultado de MP2,5 el cual alcanzó su máximo en el año 2010.
Figura 18. Datos de temperatura mínima para el año 2010
En el caso de año 2011, las temperaturas presentan una leve alza con respecto al año anterior. Sin
embargo la base de datos presenta lagunas en varios meses, pudiendo de alguna manera incidir en el
resultado (figura 19). No obstante los datos existentes se ajustan a los resultados de calidad de aire para
dicho año, el cual muestra una pequeña disminución tanta en superaciones como en episodios.
21
Figura 19. Datos de temperatura mínima para el año 2011
La temperatura para el año 2012 (figura 20), presenta otra pequeña alza con respecto a los dos años
anteriores. No obstante, son muchos los días que presentan una temperatura mínima entre 0ºC y 4ºC,
valores propicios para incidir en un aumento del material particulado.
Figura 20. Datos de temperatura mínima para el año 2012
Con respecto a las precipitaciones, éstas se extienden a lo largo de prácticamente todo el año,
alcanzando sus mayores valores en los meses de otoño e invierno.
Según los resultados obtenidos de los tres años en estudio, el año más lluvioso fue el 2010 (figura
21), lo cual no coincide mucho con los altos valores en especial de MP2,5 registrados ese mismo año.
Sin embargo esto puede tener su explicación a que dicho año presentó altas presiones y bajas
temperaturas, variables que claramente tienen mayor incidencia en la acumulación de contaminantes
atmosféricos.
22
Figura 21. Datos de precipitación (mm) para el año 2010
El año 2011 (figura 22), es el año que presentó menores precipitaciones, lo que tampoco refleja los
resultados de contaminación, debido a que según los parámetros, a menor cantidad de lluvia, mayor
debería ser la cantidad de contaminantes atmosféricos. Pese a esto una posible explicación podría
radicar en que este año presenta lagunas en la base de datos de precipitaciones, por ende los resultados
pudieron verse afectados y no reflejar completamente la realidad imperante en dicho año (anexo 9).
Figura 22. Datos de precipitación (mm) para el año 2011
El año 2012 presentó precipitaciones inferiores al 2010 (figura 23), al igual que bajas
concentraciones de algunos de sus contaminantes; en este caso coinciden en parte los meses de más
bajas precipitaciones con los meses de mayores concentraciones de material particulado en ambas
fracciones.
23
Figura 23. Datos de precipitación (mm) para el año 2012
5.
CONCLUSIONES
Con base en todo lo expuesto se puede concluir que los resultados obtenidos mediante la
metodología de promedios móviles 24 horas deja importantes vacíos debido a que la fluctuación de
valores en un periodo de 24 horas es muy variada, entregando de esta manera valores que no reflejan
precisamente la realidad.
De esta manera la metodología propuesta por medio de la utilización de tres periodos diarios de 8
horas, se ajusta bastante mejor a la distribución de los valores, y deja claramente especificados los
horarios en los cuales se presentan en mayor proporción los contaminantes MP 10 y MP2,5 en la
atmósfera.
Para el caso de episodios ambientales queda visiblemente detallado que utilizando los periodos de
8 horas aparecen valores que no se ven reflejados en la actual metodología, ampliando de esta manera
la cantidad de episodios.
El que aparezcan más episodios en la metodología propuesta no significa que la calidad de aire esté
peor, ya que estos valores siempre existieron, solo que estaban enmascarados en los promedios 24
horas. Esto en lugar de ser negativo esto podría transformarse en una importante herramienta de
información para poder promover el tema de contaminación atmosférica y prevenir los efectos dañinos
que esta podría tener en la población.
Finalmente, el daño a la salud es un tema que existe y existirá, los habitantes con mayor daño son
quienes posean enfermedades respiratorias y cardiovasculares, debido a que la exposición a estos
contaminantes cada vez es más frecuente y de mayor intensidad. En el caso de la ciudad de Valdivia no
existen estudios que asocien parámetros de salud y contaminación atmosférica, de esta manera los
24
datos aquí obtenidos se puede asociar dichos parámetros, que sin lugar a duda podrían ser de un
importante apoyo a la prevención de enfermedades causadas por contaminación atmosférica.
6.
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circulación.
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27
ANEXOS
Anexo 1. Promedio 24 horas para Mp 10
28
Anexo 2. Promedio 24 horas para Mp 2,5
29
Anexo 3. Periodos por horas de Mp10 para el año 2010
30
31
Anexo 4. Periodos por horas de Mp2,5 para el año 2010
32
Anexo 5. Periodos por horas de Mp10 para el año 2011
33
Anexo 6. Periodos por horas de Mp2,5 para el año 2011
34
35
Anexo 7. Periodos por horas de Mp10 para el año 2012
36
Anexo 8. Periodos por horas de Mp2,5 para el año 2012
37
Anexo 9. Estadística de variables meteorológicas
Precipitaciones
Estación
Años
Totales
2010
2011
2012
Valdivia
Total datos disponibles Datos válidos (%) Total (mm)
365
365
100
2056,8
365
281
76,99
1772,6
366
365
99,73
1911,7
Temperatura mínima
Estación
Valdivia
Años
Totales
2010
2011
2012
365
365
366
Total datos disponibles Datos válidos (%) Promedio Máxima
Mínima
365
100
7,3
15,2
-5
238
65,21
5,7
16
-3,1
361
98,63
8,1
16,2
-1,4
38
Presión atmosférica
Estación
Años
Totales
2010
2011
2012
Valdivia
Milibares
Total datos disponibles Datos válidos (%) Máxima
Mínima
365
365
100
1028
999
365
237
64,93
1031,8
872,6
366
363
99,18
1033,9
996,6
Anexo 10. Estadísticas datos de calidad de aire
Promedio 24 horas de MP10 Estación Valdivia
Estación
Año
Valdivia
Concentración ug/m3
Totales
Total datos disponibles Datos validos (%) Máximo
Mínimo
2010
365
345
94,52
260
6
2011
365
337
92,33
313
10
2012
366
345
94,26
257,6
8,5
Promedio 24 horas de MP2,5 Estación Valdivia
Estación
Año
Valdivia
Concentración ug/m3
Totales
Total datos disponibles Datos válidos (%) Máximo
Mínimo
2010
365
336
92,05
444
6
2011
365
275
75,34
298
4
2012
366
339
92,62
174,7
6,8
Periodos de MP10 Estación Valdivia
Estación
Año
2010
Valdivia
2011
2012
Periodo
A
B
C
A
B
C
A
B
C
Concentración ug/m3
Totales
Total datos disponibles Datos válidos (%) Máximo
Mínimo
2920
2801
95,68
861
0,2
2920
2782
94,73
486
0,4
2920
2812
95,96
938,2
0,6
2920
2726
92,74
821,6
1,3
2920
2703
91,88
876,9
1
2920
2688
90,31
970,7
1,1
2928
2702
91,73
987,9
0,2
2928
2694
91,5
420,7
0,5
2928
2683
91,12
986,1
1,7
39
Periodos de MP2,5 Estación Valdivia
Estación
Año
2010
Valdivia
2011
2012
Periodo
A
B
C
A
B
C
A
B
C
Totales
Concentración ug/m3
Total datos disponibles Datos válidos (%) Máximo
Mínimo
2920
2766
94,55
1059
1,1
2920
2755
93,94
808
1,2
2920
2783
95,03
1059
0,9
2920
2212
74,14
741,7
0,1
2920
2192
73,08
533
0,1
2920
2203
73,7
996,9
0,2
2928
2698
91,73
728,5
0,8
2928
2705
91,8
241
0,8
2928
2694
91,43
708,1
0,7
40