CALIDAD DEL AIRE EN QUERÉTARO DURANTE EL AÑO DE Antonio ARANDA y Humberto MERAZ

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1 CALIDAD DEL AIRE EN QUERÉTARO DURANTE EL AÑO DE 20 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) , Fax 01(442) , aranda@uaq.mx 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 1

2 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 PM 10 adoptada en México y Estados Unidos es de 150 μg/m 3. 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 2

3 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/m 3 ) 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 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-SEMARNAT 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: Delegación Félix Osores CONALEP 3

4 Escuela Secundaria Flores Magón Colegio Washington Escuela Primaria Nicolas Campa Bellas Artes 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-SSA 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 3 atmosférico, no debe rebasar el límite máximo permisible de 260 µg/m, en 24 3 horas, en un período de un año y 75 µg/m 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: 4

5 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 5

6 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 (O 3 ) Partículas (PST y PM 10 ) Bióxido de azufre (SO 2 ) 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. 6

7 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 20 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/m 3 ) CONCENTRACIONES DE PST PROMEDIO POR MES (mg/m3) FELIX OSORES Concentraciones (mg/m3) Feb- Mar- Abr- M ay- Jun- Jul- A go- Meses S ep- Oct- N ov- Dic- E ne- 06 CONALEP FLORES MAGON COLEGIO WASHINGTON NICOLAS CAMPA BELLAS ARTES CUDEQ 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 7

8 de 350 μg/m 3, 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/m 3 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/m 3. 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 20. 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 20. 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 O Turk, wittes. Tratado de ecologia. Edit. Interamericana. Mexico