fecha de muestreo - Universidad Autónoma del Estado de México

CALIDAD DEL AIRE EN QUERÉTARO DURANTE EL AÑO DE 2005
Antonio ARANDA y Humberto MERAZ
Centro de Estudios Académicos Sobre Contaminación Ambiental; Facultad de
Química, Universidad Autónoma de Querétaro.Cerro de las Campana s/n, cp
76010, Tel 01(442) 1921306, Fax 01(442) 1921303, [email protected]
Palabras Clave: aire, partículas suspendidas, altos volúmenes
ANTECEDENTES
Los contaminantes del aire y sus efectos se estudian con la ayuda de complejos
métodos químicos, médicos y estadísticos. Sin embargo, la principal fuente
impulsora para prevenir y evitar la contaminación del aire se debe a acciones
políticas, sociales y económicas de la gente. La atmósfera constituye la capa
predominantemente gaseosa que rodea la tierra, y la sustancia que la forma es el
aire.
La composición del aire no es constante en todo el mundo, en especial cuando se
contamina. Las concentraciones de gases atmosféricos se suelen expresar en
términos de sus proporciones por número de moléculas. Las concentraciones de
contaminantes gaseosos se expresan más frecuentemente como “partes por
millón” (ppm) y, en ocasiones como “partes por mil millones” (ppmm) en volumen.
Las cifras de concentración no proporcionan suficiente información acerca de los
efectos de los contaminantes.
MOLECULAS Y PARTICULAS MAYORES
Las propiedades de los gases y los humos se deben en gran parte a los tamaños
de sus partículas. Los gases constan de moléculas; la molécula es una
combinación de un número pequeño de átomos, a menudo, solo de dos o tres y en
algunos casos de uno solamente.
Las moléculas se encuentran en movimiento constante, se desplazan en línea
recta en colisiones mutuas y con los muros, con el piso o el techo. Son tan
pequeñas, tan veloces, tan numerosas y sus colisiones son tan frecuentes que
ninguna experiencia (ni siquiera la de un enjambre de mosquitos) puede
ayudarnos a visualizar este fenómeno de un modo cuantitativo.
HUMOS
Las chimeneas despiden un humo grisáceo, a diferencia del gas, el humo es
opaco, es visible de día y hasta por la noche se puede observar mediante la
reflexión del haz de una linterna eléctrica.
El humo está formado por partículas, cada una de las cuales constituye una
porción muy pequeña e materia; por tanto, una molécula es una partícula, como lo
es un átomo o incluso un electrón. Pero en la terminología de la contaminación del
aire, la palabra partícula tiene un significado más restringido; designa las
porciones de materia que, aunque pequeñas, son mucho más grandes que las
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moléculas; en realidad son mucho más grandes como para poder depositarse o al
menos para reflejar o dispersar un haz de luz que brille sobre ellas.
FUENTES DE LOS CONTAMINANTES DEL AIRE
Algunas sustancias perjudiciales se introducen en la atmósfera mediante procesos
naturales. Los volcanes hacen erupción y descargan grandes masas de polvo y de
gases sulfurosos; durante los incendios forestales, en unas cuantas horas se
desprenden y liberan grandes cantidades de materiales que otros procesos mas
lentos de desintegración tardarían muchos años en producir. De ello se deduce
que ya existían contaminantes en la tierra aún antes el advenimiento de la
tecnología. Sin embargo, se trataba de incidentes aislados y esporádicos.
Desde luego, la contaminación masiva causada por las actividades industriales es
un acontecimiento reciente. La forma más antigua de contaminación del aire
debida a la civilización humana es la combustión de materiales para obtener calor.
Desde la Revolución Industrial, la combustión también se ha utilizado ampliamente
para generar energía eléctrica. Los principales combustibles son el carbón mineral
y el petróleo (incluido el gas natural). Además, la naturaleza de las actividades que
producen los contaminantes es tal, que suelen ser emitidos al aire en zonas donde
vive mucha gente. Por tanto, los efectos, aunque pequeños en una escala
mundial, pueden causar daños muy graves a la localidad.
Las partículas suspendidas menores a 10 micras de diámetro aerodinámico
pueden ser inhaladas y llegar a los pulmones, causando daños a la salud.
Actualmente, se considera que este tipo de partículas son un mejor indicador de la
calidad del aire que las partículas suspendidas totales, que anteriormente se
utilizaban como contaminante criterio. Actualmente la norma de calidad del aire
para PM10 adoptada en México y Estados Unidos es de 150 μg/m3.
PARTÍCULAS SUSPENDIDAS TOTALES (PST)
Las partículas suspendidas totales se producen generalmente en las industrias,
los vehículos o por la erosión del suelo. Su origen y composición son diversos, ya
que pueden resultar de procesos de combustión, de la transformación de otros
contaminantes o de mecanismos naturales, ya sea que provengan de los suelos o
que tengan un origen biológico como materia fecal, polen, bacterias, esporas o
quistes.
El total de materia sólida o líquida finamente fragmentada, dispersa en la
atmósfera y cuyo tamaño oscila entre .3 a 50 micrómetros de diámetro se le
conoce como partículas suspendidas totales (PST).
Dependiendo de sus características físicas, químicas y biológicas, o de su
concentración en la atmósfera, del tiempo de exposición de los receptores
humanos y a la susceptibilidad de estos a las partículas, existe un riesgo sanitario
sobre todo para aquellos que son portadores de una enfermedad respiratoria
crónica. De acuerdo a lo anterior y en base a numerosos estudios epidemiológicos
las muestras de PST pueden ser capaces de bloquear los mecanismos de defensa
del aparato respiratorio; dar lugar a cuadros específicos correspondientes a la
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intoxicación por plomo, cadmio u otros metales pesados; agravar enfermedades
respiratorias (asma, bronquitis, enfisema pulmonar) o incrementar la morbilidad y/o
mortalidad. Por lo tanto la concentración de PST en aire ambiente como
contaminante atmosférico, no debe rebasar el límite máximo permisible de 260
microgramos por metro cúbico de aire (μg/m3) en veinticuatro horas, en un período
de un año y 75 microgramos por metro cúbico de aire en una media aritmética
anual. Estos límites han sido diseñados, para proteger fundamentalmente la salud
de la población en general a exposiciones crónicas o agudas de partículas
suspendidas totales (PST).
Dichos valores fueron establecidos en la norma oficial que fue publicada por el
Diario Oficial de la Federación el 23 de Diciembre de 1994. Es importante recalcar
que es de carácter obligatorio su observancia para las autoridades federales,
estatales y municipales que tengan a su cargo la vigilancia y evaluación de la
calidad del aire. La misma norma señala que los gobiernos de las entidades
federativas deben proponer y operar los planes de verificación, seguimiento y
control de los valores establecidos.
Dichas normas se establecen en base a estudios (epidemiológicos o toxicológicos)
sobre efectos en animales y seres humanos. En México los primeros criterios
normas de calidad del aire se expidieron y publicaron en Diciembre de 1994 por la
Secretaría de salud, sin embargo, en la década de los ochentas ya se contaba con
estos.
Efectos en la salud
Al respirar altas concentraciones por tiempo prolongado se las asocia con
afecciones respiratorias y cardiovasculares, debilitamiento del sistema inmune,
daño del tejido pulmonar y cáncer. Los grupos de población más sensibles son:
◊
Personas que padecen enfermedades pulmonares.
◊
Ancianos.
◊
Niños.
Los restos de heces fecales, el polen, las esporas y los desechos biológicos, que
forman parte de las partículas suspendidas que respiramos, causan diversas
enfermedades gastrointestinales.
SEMARNAT, junto con el CEACA muestrean PST en 7 sitios, distribuidos
estratégicamente dentro del casco urbano de la ciudad de Querétaro. El programa
contempla tomar y analizar 588 muestras por año, cada 4 días utilizando los
lineamientos establecidos en la norma oficial mexicana NOM-035-SEMARNAT1993 la cual establece los métodos de medición para determinar la concentración
de partículas suspendidas totales en el aire ambiente y el procedimiento para la
calibración de equipos de medición. en los sitios donde existía la probabilidad de
que se estuviese rebasando las normas oficiales mexicanas, que establecen los
criterios para evaluar la calidad del aire, ambiente y valores permisibles para la
concentración de partículas suspendidas totales(PST) y partículas menores de 10
micras fracción respirable (PM-10) en aire ambiente.
Estos siete sitios son:
9 Delegación Félix Osores
9 CONALEP
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9 Escuela Secundaria Flores Magón
9 Colegio Washington
9 Escuela Primaria Nicolas Campa
9 Bellas Artes
9 Universidad Contemporánea
Estas normas o criterios, fijan valores máximos permisibles de concentración de
contaminantes en aire ambiente a nivel de suelo, con el propósito de proteger la
salud de la población en general y en particular los grupos humanos de mayor
susceptibilidad. La norma es la siguiente: NOM-024-SSA1-1993 SALUD
AMBIENTAL. CRITERIO PARA EVALUAR LA CALIDAD DEL AIRE AMBIENTE,
CON RESPECTO A LAS PARTICULAS SUSPENDIDAS TOTALES (PST)
La concentración de partículas suspendidas totales como contaminante
atmosférico, no debe rebasar el límite máximo permisible de 260 µg/m3, en 24
horas, en un período de un año y 75 µg/m3 en una media aritmética anual, para
protección a la salud de la población susceptible.
La medición de las emisiones a la atmósfera permite establecer medidas
reguladoras sobre la calidad del aire y particularmente sirve para establecer
valores límites permisibles que no representen riesgos a la salud de la población y
efectos adversos al ambiente.
Monitoreo atmosférico: es la obtención continua y sistemática de muestras
ambientales y su análisis para determinar los tipos y concentración de los
contaminantes presentes en el aire por un período de tiempo determinado. Lo cual
implica llevar a cabo una estrategia de monitoreo con un plan de aseguramiento y
control de calidad, que contemple desde la definición de los objetivos de monitoreo
hasta la selección del equipo a utilizar. El muestreo al azar sólo podrá
considerarse como equivalente a un monitoreo cuando:
1. El muestreo al azar se distribuya a través de todo el período de duración del
monitoreo
2. La precisión, con respecto al monitoreo, esté entre + 10%.
3. Cuando se comprometa algún grado de monitoreo, por ejemplo cuando menos
un sitio por zona o área de aglomeración (como lo define la EC).
MUESTREADOR DE ALTO VOLUMEN
Constituye en la actualidad el método más usado para recolectar partículas suspendidas
en la atmósfera, el principio del mismo consiste en hacer pasar una cantidad de aire
contaminado a través de un filtro mediante la aplicación del vacío que está diseñado en
tal forma que una cubierta protectora evita la precipitación de las partículas
sedimentables.
Descripción del equipo de muestreo
Consta básicamente de una bomba de vacío, marco de sujeción del filtro, empaques, un
adaptador, un registrador de flujo y un controlador de tiempo.
El muestreo se lleva a cabo de la siguiente trayectoria:
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1. Entra a la coraza bajo los huecos de la cubierta.
2. Es succionado a través del filtro.
3. Es devuelto a la atmósfera por la placa de salida del motor.
Las siguientes figuras presentan un muestreador de alto volumen que se usa
como un método manual para medir partículas totales en suspensión (PTS) y
plomo en el aire. En este proceso gravimétrico, la bomba en el muestreador de
aire de alto volumen crea un vacío que lleva el aire a una caseta cubierta. El aire
pasa a través de un filtro que atrapa el material particulado. Para determinar la
cantidad de material particulado en una muestra de aire, se pesa el filtro antes y
después del muestreo. La diferencia de peso es la cantidad de material particulado
atrapado en el filtro. La concentración de plomo se determina mediante técnicas
de extracción adicional y absorción atómica.
Para determinar la cantidad
de material particulado en una muestra de aire, se pesa el
filtro antes y después del muestreo.
Los contaminantes del aire son medidos por especie y concentración en
estaciones de monitoreo. Se han denominado particularmente a 6 de estos
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contaminantes como criterio, en razón de que se ha adoptado oficialmente para
ellos, un valor límite máximo normado de concentración en el aire (Tabla 1). Los 6
contaminantes criterio son:
• Monóxido de carbono (CO)
• Plomo (Pb)
• Oxidos de nitrógeno (NOx)
• Ozono (O3)
• Partículas (PST y PM10)
• Bióxido de azufre (SO2)
Luego de que los contaminantes son emitidos a la atmósfera desde su fuente, se
efectúa una dispersión y transporte natural de los mismos, que determina los
niveles de concentración detectable en un área y el área de influencia o su
impacto.
La selección de los contaminantes a medir se fundamenta en estudios que
demuestran la composición y concentración específica de contaminantes en el aire
y en base a las actividades antropogénicas propias de la región.
METODOLOGIA
Lo primero que se realizó fue preparar a peso constante el filtro, esto
consiste en lo siguiente:
Tomar el filtro y doblarlo cuidadosamente en 4 partes, después medir su peso y
finalmente introducirlo en el desecador por un periodo de 24 hrs. (anotar el peso
obtenido en el sobre que contiene el filtro)
Figura 1. Manipulación del filtro
Figura 2. Colocación del filtro en el desecador
Al día siguiente, retirar el filtro del desecador y verificar su peso, esto se realiza
para corroborar si hubo algún cambio, para llevarlo a los equipos High-Vol
(muestreador de alto volumen), que se encuentran en los distintos puntos de la
ciudad de Querétaro.
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Figura 3. Verificación del peso del filtro
RESULTADOS
En las siguientes figuras se muestran los resultados que arrojaron los muestreos
que se llevaron a cabo durante el periodo establecido para el muestreo que fue de
febrero del año 2005 a enero del año 2006, en cada una de ellas esta establecido
a que estación de muestreo corresponde y divididas por cada mes (las
concentraciones están μg/m3)
CONCENTRACIONES DE PST PROMEDIO POR MES
FELIX OSORES
(mg/m3)
Concentraciones (mg/m3)
CONALEP
400.000
350.000
FLORES
MAGON
300.000
250.000
COLEGIO
WASHINGTON
200.000
150.000
NICOLAS
CAMPA
100.000
50.000
0.000
Feb- Mar- Abr- M Jun- Jul- A
S Oct- N Dic- E
05 05 05 ay- 05 05 go- ep- 05 ov- 05 ne05
05 05
05
06
BELLAS ARTES
CUDEQ
Meses
ANALISIS DE RESULTADOS
Como se puede observar en las gráficas individuales, los meses en donde se
rebasó la norma fué en febrero, abril y mayo.
En el mes de febrero, la estación donde se rebasó la norma fue en la estación de
Flores Magón el día 11 de febrero, llegando a una concentración de PST alrededor
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de 350 μg/m3, cabe aclarar que en los registros de la bitácora se hacen las
notaciones, que durante ese mes hubo alrededor de la estación de muestreo la
realización de una gran obra en donde se generaba una gran cantidad de polvos
que se vieron reflejados en los resultados del muestreo.
En el mes de abril, prácticamente se rebasó la norma todo el mes llegando a
concentraciones de alrededor de 330 μg/m3
Por último en el mes de mayo hubo varios muestreos en los cuales se rebasó la
norma, llegando a obtener concentraciones de alrededor de 380 μg/m3.
CONCLUSIONES
Es Necesario continuar haciendo los muestreos en un programa definido, para
poder determinar si en este año el comportamiento de los niveles de
contaminación por PST tiene la misma tendencia al del año 2005.
Debido al crecimiento de la ciudad es posible que los niveles de contaminación de
este contaminante que durante muchos años se mantuvieron en valores mas o
menos estables se hayan incrementado en este año 2005.
En la grafica de todas las estaciones juntas podemos observar que cada año en la
ciudad de Querétaro, debido a su condición climática en los meses de lluvias que
son de junio a octubre los niveles de contaminación se ven reducidos a valores
muy por debajo de los lÍmites establecidos por la normatividad vigente.
REFERENCIAS
O Programa para mejorar la calidad del aire en el valle de mexico 1995-2000
O Turk, wittes. Tratado de ecologia. Edit. Interamericana. Mexico 1981
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