MATERIAL PARTICULADO COMO PM 10 EN EL AIRE DE LA CIUDAD DE VALENCIA VENEZUELA

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1 MATERIAL PARTICULADO COMO PM 10 EN EL AIRE DE LA CIUDAD DE VALENCIA VENEZUELA LEYDA M. ESCALONA (*) Laboratorio Tecnológico del Ambiente, LabTA, Universidad de Carabobo, Licenciada en Química,, Master en Química, Profesora de la Universidad de Carabobo desde 1978 hasta la presente. Actualmente se desempeña como Coordinadora General del Laboratorio Tecnológico del Ambiente. Ha desarrollado numerosos trabajos de investigación en el campo de la contaminación del aire. OSCAR RÍOS (1) Facultad de Ingeniería, Universidad de Carabobo, Estudiante del 10 semestre de Ingeniería Química FRANCISCO MEDINA (2) Facultad de Ingeniería, Universidad de Carabobo, Estudiante del 10 semestre de Ingeniería Química DIRECCCIÓN (*): Avenida Universidad, Laboratorio Tecnológico del Ambiente, LabTA, Facultad de Ingeniería, Universidad de Carabobo, Valencia, Estado Carabobo. Venezuela. Telefax: Tema VI: Calidad del aire y energía. Registro: VI-Escalona- Venezuela-1 Presentación: Oral Resumen En este trabajo se determinan las concentraciones de partículas menores o iguales que 10 micrones, PM 10, en las zonas norte y sur este de la ciudad de Valencia estado Carabobo, Venezuela. Para ello se utilizan muestreadores de PM 10, utilizando filtros de cuarzo y de fibra de vidrio tomando muestras durante 24 horas continuas, en forma simultánea en las dos zonas mencionadas. Las muestras se captan durante un tiempo aproximado de mes y medio en época seca y un tiempo igual en época de lluvia con una frecuencia ínter diaria. Las concentraciones de partículas de PM 10 se comportan en forma semejante durante las dos épocas meteorológicas, en la zonas norte y la sur-este. En época seca son mas alta que en la época de lluvia, debido al efecto de lavado que esta ultima produce. El estudio estadístico mostró una fuerte correlación entre las dos zonas estudiadas lo cual indica que la fuente de partículas PM 10 en ambas zonas debe ser la misma. Tanto en la zona norte como en la sur-este los datos se ajustan a una distribución logarítmica normal, indicando que toda el área se comporta como si fuera una fuente emisora grande y continua. El promedio anual de PM 10, en ambas zonas es de 45 µg/m 3 que es menor que el estándar de calidad del aire establecido por la USEPA (50 µg/m 3 ), pero se observa que en época seca el 60% de los días muestreados en la zona sur-este supera este patrón, así como el 47% de las muestras de la zona norte. Al comparar los resultados de este trabajo, con las concentraciones de PTS evaluadas en los mismos sitios en trabajos anteriores, se encuentra que PM 10 representa el 68% de las partículas totales en zona norte y el 82% en la zona sur-este, por lo cual se deben tomar precauciones con respecto a estas partículas ya que son las que producen mayores efectos nocivos sobre los habitantes. Palabras Clave: Contaminación atmosférica, partículas respirables, calidad del aire. INTRODUCCIÓN Diferentes términos han sido utilizados durante años para clasificar las distintas fracciones de partículas suspendidas en el aire, esto incluye las partículas totales suspendidas (PTS), que son partículas

2 suficientemente pequeñas para mantenerse en el aire por un periodo de tiempo significativo, con un diámetro menor a 100 µm. Basados únicamente en el tamaño del material particulado se divide en fracción gruesa ( µm) y fracción fina ( < 2.5 µm). Las partículas de diámetro aerodinámico menores a 10µm son denominadas respirables, por que pueden penetrar hasta las profundidades de tracto respiratorio (P.O.S.T.1996) y se clasifican según su tamaño en PM 10 y PM 2.5 (ANSTON1999). La normativa venezolana sólo establece PTS como parámetro a evaluar para determinar la calidad del aire en nuestro país. Sin embargo es importante conocer que fracción del total de partículas está conformado por las de diámetro menor o igual a 10 µm, que son las nocivas a la salud. En investigaciones anteriores realizadas en la ciudad de Valencia, se ha determinado que el patrón de 75µg/m 3 establecido por la normativa venezolana como el valor que define aire no contaminado por partículas totales (PTS), no es sobrepasado en cantidades superiores a la permitida. Sin embargo investigaciones realizadas en diferentes países demuestran que la toxicidad de las partículas depende fundamentalmente de su tamaño y su composición química. OBJETIVOS: 1. Evaluar cuantitativamente la concentración de partículas menores o iguales a 10 µm, (PM 10 ). 2. Comparar la concentración de PM 10 en dos zonas diferentes de la ciudad de Valencia. 3. Evaluar la influencia de la época meteorológica en la concentración de PM Servir de referencia para establecer la necesidad de cambiar el parámetro PTS por el de PM 10, como parámetro para evaluar la calidad del aire en Venezuela. METODOLOGÍA: El Laboratorio Tecnológico del Ambiente, tiene instalada una red de monitoreo atmosférico en ocho sitios diferentes de la ciudad de Valencia, desde el año 2000 con la finalidad de evaluar la calidad del aire que se respira en la ciudad de Valencia. En los diferentes sitios de muestreo se han estado evaluado gases como dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, ozono, formaldehído, partículas totales suspendidas, contenido metálico de éstas y de aniones solubles en agua. Las evaluaciones de PTS, han demostrado que las zonas con niveles más altos de PTS, son avenida Bolívar Norte y Urbanización Michelena, ubicada al sur este, Centro de Valencia y Urbanización La Isabelica, ubicada al sur de la ciudad, aun cuando en ninguna de ellas se sobrepasan el estándar venezolano establecido para ese parámetro. En este trabajo se evalúa el contenido de PM 10, en la zona norte (Avenida Bolívar) y en la Urbanización La Michelena, ubicada al sureste de la ciudad. La zona norte se caracteriza por poseer alto tráfico automotor, inclusive el sitio de muestreo se encuentra ubicado en las cercanías de una parada de buses colectivos. Por su parte la zona sureste, se encuentra cercana a algunas industrias, pero también tiene alto tráfico automotor. Para la captación de las muestras se utilizan muestreadores de PM 10, los cuales constan de un muestreador de alto volumen, con controlador de flujo másico que mantiene el flujo en 1.1 m 3 /min. y un cabezal que sólo permite la entrada de partículas de diámetro menor o igual a 10µm. Estos muestreadores se colocan a una altura entre 4 y 5 metros desde el nivel del suelo y el período de captación es de 24 horas continuas. Las muestras se captan sobre filtros de cuarzo, llevados a peso constante antes y después de finalizado el muestreo de acuerdo a la Norma Venezolana COVENIN 2060.Adicionalmente durante el período de lluvias se recolectaron nueve (9) muestras sobre filtros de fibra de vidrio con la finalidad de determinar la posible influencia del tipo de sustrato en la eficiencia de la recolección Se colectan un total de quince (15) muestras en cada sitio de muestreo durante la época seca, en el período al y veinticuatro (24) muestras durante la época de lluvia del al con una frecuencia ínterdiaria. De estas últimas quince filtros son de cuarzo y nueve de fibra de vidrio

3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la tabla 1 se presentan las concentraciones de PM 10, en dos zonas evaluadas, durante la época seca y de lluvia respectivamente. Para la época de lluvia sólo se presentan los resultados obtenidos con filtros de cuarzo. TABLA 1 DE PARTICULAS RESPIRABLES EN LAS DOS ZONAS EVALUADAS SEQUIA LLUVIA ZONA SUR-ESTE ZONA NORTE ZONA SUR-ESTE ZONA NORTE , , , , , , , , , , , , , , ,0 Promedios En la tabla 2 se presentan los resultados de las muestras recolectadas sobre filtros de fibra de vidrio durante el período de lluvias. Es importante señalar que estas muestras fueron recolectas alternando con cuarzo de manera de tener muestras de este filtro sobre todo el período de muestreo TABLA 2 DE PARTICULAS RESPIRABLES EN LAS DOS ZONAS EVALUADAS EN EPOCA DE LLUVIA ZONA SUR-ESTE ZONA NORTE 32,1 32,6 23,5 25,6 32,0 27,8 27,6 33,9 27,1 33,0 20,8 30,2 35,3 22,5 14,7 35,2 55,7 21,7

4 Se observa que en general las concentraciones son más bajas que las obtenidas con cuarzo. Esto parece indicar que el cuarzo es más eficiente para la recolección de partículas menores o iguales a diez micrones, probablemente debido a que posee poros de menor tamaño que fibra de vidrio. Sin embargo no tenemos suficientes datos para hacer esta afirmación, por lo cual se debe continuar evaluando la influencia de este factor, tomando muestras durante todo el período de evaluación. Para obtener el promedio durante el período de lluvias se suman todas las concentraciones y se divide sobre veinticuatro que es el total de muestras recolectadas, de esta forma se obtiene que las concentraciones promedio son 33.1 µg/m 3 en la zona sureste y 33.4 µg/m 3 en la zona norte. VARIACIÓN DE LAS CONCENTRACIONES DURANTE LA EVALUACIÓN Con la finalidad de observar la variación de las concentraciones durante todo el período de evaluación en las figuras 1y 2 se representa la concentración de las partículas PM 10 en función del número de muestra para las épocas de sequía y lluvia respectivamente, en las dos zonas estudiadas. Para efectos de comparación en condiciones semejantes, sólo se grafican las muestras colectadas sobre el mismo tipo de filtro COMPORTAMIENTO DE LAS CONCENTRACIONES DE PM10 EN LAS ZONAS ESTUDIADAS DURANTE LA EPOCA DE SEQUIA 160,0 140,0 120,0 Concentración, ug/m3 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0, NUMERO DE MUESTRAS Sueste Norte Conc. Limite Figura 1: CCoomppoorrt taami iieennt too ddee llaass l ccoonncceennt trraacci iioonneess ddee PPM 1100 eenn llaass l zzoonnaass eesst tuuddi iiaaddaass dduurraannt tee llaa l ééppooccaa ddee sseeqquuí ííaa

5 COMPORTAMIENTO DE LAS CONCENTRACIONES DE PM10 EN LAS ZONAS ESTUDIADAS DURANTE LA EPOCA DE LLUVIA 160,0 140,0 120,0 Concentración, ug/m3 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0, NUMERO DE MUESTRAS Sureste Norte Conc. Limite Figura 2: CCoomppoorrt taami iieennt too ddee llaass l ccoonncceennt trraacci iioonneess ddee PPM 1100 eenn llaass l zzoonnaass eesst tuuddi iiaaddaass dduurraannt tee llaa l ééppooccaa ddee llluuvv iiaa i En general se observan que las concentraciones son muy semejantes en ambas zonas lo cual sugiere que las partículas deben provenir de fuentes muy semejantes. Otra característica común en ambas zonas es la gran variabilidad en las concentraciones, debido a la influencia de múltiples factores principalmente velocidad y dirección del viento En la figura 1 se observa que en época seca, en ambas zonas, la concentración presenta tendencia a aumentar hasta la cuarta muestra, luego disminuye para luego aumentar levemente al final del período. Para la época de lluvia, representada en la figura 2, las concentraciones comienzan desde valores altos y van disminuyendo a medida que incrementa la intensidad de las lluvias, debido al conocido efecto lavador de las lluvias. COMPARACIÓN CON LOS ESTÁNDARES DE CALIDAD DEL AIRE Debido a que la normativa venezolana no establece límite para PM 10, las concentraciones encontradas en este trabajo se comparan con el estándar norteamericano, el cual establece el valor de 150 µg/m 3 como promedio diario, el cual no debe ser excedido más que una sola vez al año y la concentración promedio anual de 50 µg/m 3, que no se puede exceder en ningún momento (Martínez y Romieu, 1997). Para obtener el promedio anual se suman los promedios obtenidos en las dos épocas meteorológicas y se divide entre dos. De esta forma obtenemos una concentración promedio anual de 45 µg/m 3 para ambas zonas estudiadas Este promedio anual es inferior al estándar norteamericano. Pero cuando observamos detalladamente las tablas 1y 2, encontramos que en la época seca, en la zona sureste, este patrón es superado por nueve muestras (60%), y en la zona norte por siete (47%). Inclusive en época de lluvias hay dos muestras en cada zona que superan el patrón. Esto sugiere que las partículas menores o iguales a 10

6 µm pueden representar un peligro para la salud de los habitantes de ambas zonas principalmente durante la época de sequía. COMPARACIÓN CON EVALUACIONES ANTERIORES Tanto la zona norte como la sureste han sido evaluadas anteriormente, en cuanto al contenido de partículas suspendidas totales(pts). Alcántara y Gónzalez (2002) reportan concentraciones de 79 µg/m 3 para zona norte y 59 µg/m 3 para el sureste en época seca. Colmenares (2003) evalúa las mismas zonas en época de lluvias y reporta valores de 66 µg/m 3 y 55 µg/m 3 respectivamente Para obtener el promedio anual se promedian estas dos concentraciones y se obtiene 66µg/m 3 en la zona norte y 55µg/m 3 en el sureste En la figura 3 se compara el promedio anual de PM 10 con el de PTS, y se observa que en la zona norte el 68 % de las partículas es menor o igual que diez micrones pero en la zona sureste el 82 % corresponden a estas partículas. Esto significa que aún cuando no se estén alcanzando ninguno de los patrones ni el de partículas totales o el de PM10, la mayoría de las partículas que se emiten en ambas zonas son diámetro menor o igual a 10µm y el promedio es muy cercano al patrón anual de éstas, por lo cual se deben tomar precauciones con este tipo de partículas, principalmente en época seca.. Figura Nº 3. DE PARTÍCULAS EN LAS ZONAS DOS ZONAS EVALUADAS Concentración ug/m Sureste Norte PTS PM10 ESTUDIO ESTADÍSTICO El análisis estadístico de los resultados se realiza mediante diagramas de dispersión, pruebas Kolmogorov- Smirnov y prueba de rango múltiple. Los diagramas de dispersión mostraron una fuerte correlación entre las dos zonas estudiadas, lo cual indica que la fuente de partículas en ambas zonas debe ser la misma. Las pruebas Kolmogorov-Smirnov indican que los datos en época seca y de lluvia se ajuste a una distribucion logarítmica normal, lo cual significa que toda el área evaluada se comparta como si se tratara de una fuente emisora grande y continua. Las pruebas de rango múltiple indica que no hay diferencias significativas entre las dos zonas evaluadas, pero si las hay respecto a la época meteorológica. Esto significa que las partículas se comportan de manera semejante en ambas zonas y varían fundamentalmente con la época meteorológica.

7 CONCLUSIONES: 1. Las concentraciones de partículas menores o iguales que 10µm de radio aerodinámico, son muy semejantes en ambas zonas evaluadas. 2. Las concentraciones de partículas respirables (PM 10 ), son más altas en época seca que en la época de lluvia en ambas zonas estudiadas. 3. Las fuentes que originaron las partículas respirables (PM 10 ), en ambas zonas deben ser semejantes. 4. El estudio estadístico de los resultados indica que la época meteorológica tiene influencia en las concentraciones de PM 10 en las dos zonas estudiadas. 5. Las concentraciones promedios de partículas respirables (PM 10 ), en las dos zonas estudiadas, no exceden los estándar diario (150µg/m 3 ) y anual 50 (µg/m 3 ) de la calidad del aire establecidos por la USEPA, pero el 60% de los días muestreados en la zona sureste y el 47% en la zona norte superan el promedio anual, por lo que no se puede descartar posibles riesgos a la salud de los habitantes de estas zonas. Bibliografía Alcantara A. Y Gonzalez H. (2002), Evaluación de la composición química de las partículas totales en el aire en cuatro zonas de valencia. Trabajo especial de grado Facultad de Ingenieria, Universidad de Carabobo, Valencia, Venezuela ANSTO. (1999), Aerosol sampling project. ANSTO physics division. Newsletter20. Australia 1-2. Colmenares V.(2003), Evaluación de los niveles de partículas suspendidas en el aire y su contenido de trazas metálicas en zonas de Valencia, Tesis maestría en Ingenieria Ambiental Universidad de Carabobo, Valencia, Venezuela. Martines A. Y Romieu I. (1197), Introducción al monitoreo atmosférico, Centro Panamericano de Ecología y Ambiente, OPS, OMS, México. P.O.S.T. (1996). Fine Particles and health, P.O.S.T. Technical report 82, UK. 1-6.