SISTEMA DE INDICADORES DEL ESTADO DE LA CALIDAD DEL AIRE. Biol. Roberto Muñoz Cruz, Tec. Guadalupe Granados Gutiérrez Ing. Rocío Carmona Mártir

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1 SISTEMA DE INDICADORES DEL ESTADO DE LA CALIDAD DEL AIRE Biol. Roberto Muñoz Cruz, Tec. Guadalupe Granados Gutiérrez Ing. Rocío Carmona Mártir Secretaria del Medio Ambiente, Dirección General de Prevención y Control de la Contaminación, Jalapa #15 2do. piso, col. Roma Norte, 06700, México D.F. Tel. (5) Fax. (5) , dgpcc@prodigy.net.mx RESUMEN La instrumentación de programas para abatir de manera gradual y permanente los niveles de contaminación atmosférica como el "Programa Para Mejorar la Calidad del Aire en el Valle de México , incluye una serie de medidas enfocadas hacia las fuentes de emisión de contaminantes específicos y proteger la salud de la población, dentro de un marco conceptual que aborda el problema de la contaminación con un enfoque sistémico e integrador. En la Secretaria del Medio Ambiente, los indicadores de Calidad del Aire que se han venido usando son parámetros estadísticos descriptivos, que conceptualmente deben medir el progreso de la reducción de emisiones vertidas a la atmósfera con aceptable eficiencia. El objetivo de este trabajo es estructurar una guía de Indicadores, el cual proporciona información objetiva del estado de este recurso. Al mismo tiempo se instrumentan métodos para su mejora y se incorporan en formato electrónico a un sitio Web. INTRODUCCIÓN Para evaluar el funcionamiento de las medidas contenidas en el Programa para Mejorar la Calidad del Aire en el Valle de México , PROAIRE, es necesario contar con indicadores eficientes. La vigilancia permanente de la Calidad del Aire mediante sistemas de monitoreo, proporciona información que permite seguir la evolución de los contaminantes, vigilar el estado de la calidad del aire en tiempo real y evaluar el desempeño ambiental de las acciones contenidas en el PROAIRE. Se puede considerar que la obtención de indicadores de Calidad del Aire tiene los siguientes objetivos específicos: INFORMACIÓN PUBLICA ANALISIS DE TENDENCIA

2 EVALUACIÓN DE MODELOS En la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM), la Secretaría del Medio Ambiente del Gobierno del Distrito Federal cuenta con la RED AUTOMATICA DE MONITOREO ATMOSFERICO (RAMA), cuya cobertura permite tener mediciones de los contaminantes considerados criterio (ozono, bióxido de nitrógeno, monóxido de carbono, bióxido de azufre y partículas menores a 10 micras). El primer objetivo de cumple mediante el INDICE METROPOLITANO DE LA CALIDAD DEL AIRE (IMECA) se informa regularmente a la población sobre el estado de la Calidad del Aire prevaleciente para llevar acabo acciones inmediatas cuando se presentan niveles altos de contaminación por medio del PROGRAMA DE CONTINGENCIAS AMBIENTALES (PCA). En el caso del segundo objetivo la Secretaria del Medio Ambiente cuenta con una Guía de Indicadores de Estado, la cual se actualiza mensualmente y tiene como propósito proporcionar un DIAGNOSTICO confiable del estado de la Calidad del Aire. Los lineamientos técnicos en que se basa esta guía se retomaron de los propuestos por el Buró de los Recursos del Aire de California (California Air Resources Board _ CARB) en los Estados Unidos y en el esquema de Indicadores de Evaluación Ambiental denominado Presión-Estado-Respuesta (PER), que recomienda la Agencia Ambiental Canadiense (Environment Canadá) y la Organización para la Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE), las cuales han sido adoptado por el Instituto Nacional de Ecología (INE). Los Indicadores de Estado que se presentan en esta guía son parámetros estadísticos descriptivos que resumen una gran cantidad de información, conceptualmente miden, eficientemente, el progreso en la reducción de emisiones vertidas a la atmósfera en un área especifica e ilustran la problemática de Calidad del Aire, para con ello evaluar el efecto de las estrategias de control. De ahí que deban medir la frecuencia y la intensidad de concentraciones que exceden un estándar, la intensidad de las concentraciones pico e ilustrar el impacto del transporte de contaminantes hacia las áreas viento abajo, las cuales permitirán tener información base para evaluar los posibles efectos en salud. Como Indicadores de Estado esta guía lista: Primera y segunda concentración máxima del año (hot spot) Percentiles (95, 90, 75, 50) Percentiles - media centrada Promedio de las 30 concentraciones máximas diarias del año (top 30) Indicadores temporales Tiempo promedio de excedencias anuales Promedio anual de exposición

3 Para el CARB la identificación de indicadores obedece a criterios específicos del Código de Salud de los EUA, que señalan la necesidad de contar con Indicadores de Progreso (homólogo al enfoque de Indicadores de Estado) en cada distrito, los cuales deben tener un período de evaluación trianual, considerando un nivel de confianza que asegure el progreso y satisfaga los requerimientos: 1. Calidad de los datos 2. Definición objetiva 3. Representatividad de la calidad del aire 4. Exactitud Además debe ser sensible a cambios anuales de progreso, de manera que permita justificar la modificación de políticas ambientales. De acuerdo con el esquema PER adoptado por la OCDE, los Indicadores de Estado permiten tener un diagnostico de la calidad del ambiente, la cantidad y el estado del recurso. Su actualización permite evaluar los avances en el mediano y largo plazo, por lo que deben basarse en la comparación, uniformidad y mejoramiento de los indicadores existentes. Usualmente la interpretación cualitativa de la tendencia de un contaminante, con calificativos como ligera declinación o decremento, asume una relación lineal entre el tiempo y los valores del indicador, es decir, relaciones de causa y efecto inexistentes, al no considerar la incertidumbre debida a otras variables, como pueden ser las meteorológicas. Para la mejora y desarrollo futuro de los indicadores contenidos en esta guía, se pretende caracterizar la incertidumbre asociada a este tipo de variables y contar con elementos para interpretar de manera cuantitativa el progreso de la calidad del aire en función de la reducción de emisiones. Esto contempla evaluar la VARIABILIDAD NATURAL del fenómeno en estudio. GUÍA DE INDICADORES DE LA CALIDAD DEL AIRE (selección de estaciones para la obtención de indicadores) De acuerdo con la RAMA, los datos que genera mensualmente pasan por un proceso de garantía de calidad. Esto permite asegurar la calidad de los mismos, de manera que para la obtención de los Indicadores de Estado de esta guía se procede a trabajar con las estaciones de monitoreo que han operado durante más años y que cuentan con más del 75% de los datos posibles que debieran registrar en un año. Cabe mencionar que para darle continuidad al análisis de tendencia de los contaminantes, también se consideraron algunas estaciones que solo llegan a registrar el 50% de los datos. Como ejemplo, se presenta el comportamiento del Ozono, ya que este presenta el mayor problema en la Zona Metropolitana del Valle de México y la mayoría de las zonas se ven afectadas por este contaminante. En algunas gráficas se presenta el

4 comportamiento de este contaminante para la estación Pedregal (PED) de la zona suroeste por los criterios y problemas ya mencionados. Promedios móviles El manejo de los Indicadores de Estado como promedios móviles, permite tener una tendencia estable de un determinado contaminante, lo que mitiga el efecto anual de los cambios meteorológicos y facilitar su interpretación. Generalmente se obtienen como promedios móviles trianuales, por lo que se requieren períodos prolongados de monitoreo. RESULTADOS Primera y segunda concentración máxima del año Estos indicadores se obtienen con la primera y la segunda concentración máxima anual registrada en las estaciones de monitoreo con el mejor desempeño histórico. El CARB los recomienda para el ozono, el monóxido de carbono, el bióxido de nitrógeno y el bióxido de azufre. Por su naturaleza extrema no se recomienda usar métodos para estimar datos faltantes partes por mollón (ppm) NORMA : 0.11 partes por millón, promedio de una hora /9 1987/9 1988/6 1989/8 1990/ / / / / / / / / /19 año - # estación 2oMAX 2oMAX-centrado 1erMAX Gráfica 2. Tendencia de máximos anuales en el Valle de México Percentiles 95, 90, 75 y 50 Un percentil es un valor por arriba del cual se encuentra un porcentaje especifico del número total de valores; por ejemplo, por arriba del 20avo percentil se encuentra el 80% de las observaciones. Como Indicador de Estado de la calidad del aire, se obtiene a partir del arreglo en orden ascendente de las concentraciones máximas diarias, de

5 manera que la concentración 347 es el punto donde se acumula el 95% de los datos y que equivaldría al 95avo percentil. Este proceso involucra solo a las estaciones de monitoreo con el mejor desempeño histórico, se pueden emplear métodos para estimar datos faltantes partes por millón (ppm NORMA: 0.11 partes por millón, promedio de una hora (100 puntos IMECA) Gráfica 3. Comportamiento de Indicadores de Ozono. Pedregal (PED) Percentiles 95 y 90 - Media centrada Los percentiles - media centrada se obtienen promediando los 30 valores alrededor de un percentil especifico, es decir 15 valores hacia arriba y 15 valores por abajo del valor percentil indicado de las concentraciones máximas diarias. En el caso del 95avo percentil para las 365 concentraciones máximas diarias de un año, el percentil corresponderá al dato 347 y el promedio se obtendrá con los datos 332 a 362 y permite la estimación de datos faltantes. Promedio de las 30 concentraciones máximas diarias del año (top 30) año PER95 PER90 PER75 PER50 Este Indicador es especifico para ozono y se obtiene al promediar las 30 concentraciones máximas de un año en las estaciones de monitoreo con el mejor desempeño histórico. En el análisis de su tendencia se puede encontrar una asociación estrecha con cambios de las emisiones, su forma permite atenuar la influencia de las variaciones meteorológicas anuales.

6 TENDENCIA DEL OZONO ( ) partes por millón (ppm NORMA: 0.11 partes por millón, promedio de una hora (100 puntos IMECA) año TLA XAL MER PED CES Gráfica 4. Promedio de los 30 máximos anuales "Top 30" Número de días de excedencia anual Este indicador se obtiene como una frecuencia de horas o días en que una concentración establecida es rebasada, por lo general una norma de protección a la salud. Este indicador permite observar cuando un área está cercana a lograr los limites permisibles de contaminación. En su obtención se pueden usar métodos para estimar datos perdidos días NO NE CE SO SE zonas gráfica 5. Días de excedencia a la norma de ozono en las 5 zonas del Valle de México

7 Tiempo promedio anual de excedencias Este indicador señala el tiempo promedio de exposición anual en exteriores a concentraciones que exceden una norma de salud, proporcionando una medida del impacto de un contaminante en la salud de los habitantes. Se usa para ozono, por ser este el contaminante que con mayor frecuencia rebasa su norma de salud. Supone que los individuos se exponen a concentraciones medidas por la red de monitoreo, de manera que no considera los patrones de actividad diaria en microambientes, lo que puede aumentar o disminuir la exposición. Mapa 1. Tiempo promedio de exposición diaria a ozono Promedio ponderado de exposición anual Este indicador representa una ponderación de la exposición de los individuos de un área con problemas para alcanzar la norma de salud. Se obtiene como la suma de las diferencias entre la concentración horaria de un contaminante y el valor de la norma, su interpretación conlleva a la interpolación de sus valores en mapas. En caso de datos faltantes se pueden usar los datos de las estaciones que están en un radio de 50 km. En el caso de la exposición poblacional, la suma de las diferencias horarias de un año se multiplica por el número de habitantes de cada región. Para la

8 exposición de área, la suma de las diferencias horarias de cada región se multiplican por su área (en km 2 ), el resultado es una exposición horaria para una región. Indicadores temporales Los Indicadores temporales reflejan información relevante para una serie de días, ya sea como concentraciones horarias, máximos diarias o promedios de 24 horas. El uso de indicadores temporales para el Valle de México, se fundamenta en las condiciones meteorológicas predominantes en determinados períodos del año, ya que se reconoce una época húmeda entre los meses de junio a octubre y una época de secas, la cual se caracteriza por tener una humedad relativa baja; sin embargo, las variaciones de temperatura, insolación y radiación global en superficie, permiten subdividirla en las épocas seca-caliente (marzo, abril y mayo) y seca-fría (noviembre, diciembre, enero y febrero). COMPORTAMIENTO TEMPORAL DEL OZONO 0.25 partes por millón (ppm) TLA XAL MER PED CES ZMVM NORMA: 0.11 partes por millón, promedio de una hora Indicador obtenido con el promedio de las concentraciones máximas diarias año gráfica 7. Epoca seca - fría (nov, dic, ene y feb)

9 COMPORTAMIENTO TEMPORAL DEL OZONO 0.25 partes por millón (ppm) TLA XAL MER PED CES ZMVM NORMA: 0.11 partes por millón, promedio de una hora Indicador obtenido con el promedio de las concentraciones máximas diarias año gráfica 6. Epoca seca - caliente (marzo, abril y mayo) 0.25 COMPORTAMIENTO TEMPORAL DEL OZONO partes por millón (ppm) TLA XAL MER PED CES ZMVM 0.05 NORMA: 0.11 partes por millón, promedio de una hora Indicador obtenido con el promedio de las concentraciones máximas diarias año gráfica 8. Epoca de lluvias (jun, jul, ago, sep, y oct)

10 Variabilidad natural Para la obtención de la variabilidad natural se propuso el método de "bootstrapping", recomendado por la Agencia Ambiental de California. La desviación standart es el parámetro estadístico común para caracterizar la variabilidad de un indicador en asociación a un nivel de confianza. Los límites de variabilidad natural pueden usarse para determinar el "progreso" que el indicador detecta en relación con una línea base..20 EJEMPLO DE AVANCE CON UN 95% DE CONFIANZA.18 concentración de ozono (ppm) Media trianual Limites de variabilidad natural } 7.5% de avance con un 95% de confianza Gráfica 9 Para los indicadores de esta Guía se pretende evaluar la variabilidad nativa mediante la obtención de intervalos de confianza. AÑO Con base en el proceso de cadenas de Markov se considera que los datos de Ozono exhiben ciertas características, patrones estacionales dentro de años, episodios cluster (asociaciones secuenciales), efectos día de la semana entre fin de semana, etc. El proceso de Markov se usa para imitar estos aspectos de las concentraciones máximas diarias de O 3 llegando a formar un agrupamiento natural que permite simular años de datos diarios. CONCLUSIÓN Los indicadores de estado que propone esta guía para el caso de la tendencia del ozono en el Valle de México, muestra un favorable comportamiento en los últimos años. La técnica de Markov se recomienda como una herramienta a desarrollar para asegurar un cambio real en los niveles de contaminación y considerarlo un avance de los programas y las medidas de control de la calidad del aire.

11 Conceptualmente, la mayoría de los indicadores de estado que forman parte de esta guía, son fáciles de calcular e interpretar, también tienen la facilidad de caracterizar la presencia de concentraciones pico o "hot spot" lo que asume que su presencia se dará en sitios donde se esperan concentraciones altas. El enfoque local para el desarrollo de estos indicadores permitirá direccionar la problemática de cada contaminante hacia áreas específicas y visualizar en esta escala el avance de las medidas de control para la disminución de contaminantes, evitando así el enmascaramiento que provoca el uso de indicadores generales y mejorar la comprensión de los problemas de cada contaminante en el Valle de México. Esto motivará que los análisis de tendencia se modifiquen, pasando de reportes con información del estado general del área metropolitana o de alguna zona específica, a reportes que hagan hincapié sobre una problema localizado. El comportamiento intermedio que siguieron los indicadores generales de cada época, con relación a los indicadores de zona, permite elegirlos como un indicador adecuado de la tendencia del ozono. El desarrollo de indicadores locales eficientes fortalecerá los inventarios de emisiones y los sistemas de información geográfica. La difusión pública de los resultados de esta Guía de Indicadores se hace mediante publicaciones regulares, como son el Informe Bimestral de la Calidad Del Aire, el Informe Anual de la Calidad del Aire y el Compendio Estadístico, publicaciones a cargo de la Dirección General de Prevención y Control de la Contaminación de la Secretaria del Medio Ambiente. El esquema general de estos documentos es técnico, lo que permitirá que los usuarios nacionales y extranjeros puedan comparar estos resultados con los de otras ciudades. Sitio Web: http: \\sma.df.gob.mx REFERENCIAS Guidance for Using Air Quality_Related Indicators in Reporting Progress in Attaining the State Ambient Air Quality Standars. California Environmental Protection Agency, Air Resources Board