6. EXPERIENCIA DE MONITOREO EN DIFERENTES CIUDADES

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1 6. EXPERIENCIA DE MONITOREO EN DIFERENTES CIUDADES Una red de muestreo óptima implica el mínimo número de estaciones con localizaciones precisas. Además los datos de esta red óptima deberían poder ser utilizados para obtener un análisis preciso de la distribución de la contaminación. Sin embargo, no puede establecerse una red óptima que sea aplicable universalmente a cualquier área urbana y para cualquier objetivo, debido a que la distribución de contaminantes y los factores meteorológicos, son fenómenos dinámicos que no sólo varían en el tiempo y en el espacio en un área dada de una misma zona urbana o de una región, sino que también varían de una región a otra. Por esta razón, el diseño de redes de monitoreo es un proceso de prueba y error que se va aplicando poco a poco, partiendo en un principio de una cuadrícula, un modelo estadístico o de la ubicación de las estaciones de monitoreo de acuerdo con los criterios recomendados por diferentes organismos internacionales como los enumerados en el capítulo 2, o basándose en las zonas más críticas de acuerdo con los objetivos fijados. En este capítulo presentaremos algunos criterios para la recomendación de ubicación de estaciones haciendo hincapié en el criterio actual, de establecer preferentemente estaciones de monitoreo de una red con base en puntos críticos o hot spots. Además presentaremos ejemplos de estudios de monitoreo atmosférico llevados a cabo con redes de muestreadores pasivos y en la última sección presentaremos ejemplos de redes que combinan diferentes tipos de muestreadores. Queremos enfatizar que la Comunidad Europea actualmente se está aplicando cada vez más el uso de muestradores pasivos para diversos estudios con resultados muy favorables y comparables con muestreadores activos y con monitores automáticos.

2 166 CIUDADES EXPERIENCIA DE MONITOREO EN DIFERENTES 6.1. NUEVAS TENDENCIAS EN LA UBICACIÓN DE LAS ESTACIONES DE REDES DE MONITOREO: DETER- MINACIÓN DE HOT SPOTS Y SU IMPORTANCIA Como ya se mencionó en el capítulo 2 actualmente, el monitoreo en las ciudades se lleva a cabo principalmente en sitios seleccionados de acuerdo a los objetivos de monitoreo establecidos, más que en puntos de una cuadrícula, ya que estos sitios son representativos del tipo de localidades específicas que cubren características de áreas urbana, industrial, residencial, comercial, de exposición de población o áreas de influencia. La EPA ha desarrollado procedimientos para el establecimiento de sitios de monitoreo que evalúan los principales contaminantes atmosféricos. Adicionalmente Ott 163 recomienda seis tipos de ubicaciones o categorías de monitoreo en las cuales se pueden medir diferentes exposiciones según el tipo de estudio que se pretenda realizar. Estas categorías están contenidas en el cuadro 6.1 que se presenta a continuación. En esta tabla podemos observar que según sea el objetivo que se pretenda se tendrán diferentes tipos de ubicación de las estaciones de monitoreo. Por otro lado el programa de GEMS/AIR recomienda como primer paso del establecimiento de una red, llevar a cabo mediciones en algunas ubicaciones representativas en un gran número de lugares. Por ejemplo, se podrían escoger cuatro ubicaciones representativas para cada ciudad, de un gran número de ciudades en estudio, las cuales estarían colocadas en el área comercial del centro de la ciudad, en un área residencial, en la orilla de la banqueta de una calle congestionada del centro de la ciudad y en un área residencial principalmente influenciada por emisiones industriales. Las mediciones en ubicaciones similares en diferentes ciudades pueden ser comparables, facilitando una estimación general de los niveles de concentración relativa experimentados 164. GEMS/AIR hace un esfuerzo porque se establezcan redes de monitoreo internacionales de manera que los datos que se obtienen de las mismas sean armónicos y comparables de un país a otro. Sin embargo las redes decentralizadas y de multioperadores son comunes en muchos países, por lo que se recomiendan planes de aseguramiento de calidad, como el expuesto en el capítulo 4 de este manual, ya que adquiriendo 163 Referencia Referencia 1, vol. 4, pág. 40.

3 MANUAL DE MONITOREO ATMOSFÉRICO 167 procedimientos de aseguramiento internos y externos, es posible asegurar la comparabilidad y compatibilidad de los resultados, a pesar de que se usen diferentes metodologías, equipo y se trabaje a diferente nivel de sofisticación. Además de estos criterios para la selección de un sitio de monitoreo se deben de tomar en cuenta una variedad de consideraciones como las expuestas en el capítulo 2 y que se resumen en el cuadro 6.2. Con base en estas consideraciones y utilizando en conjunto los datos de emisiones de contaminantes, la información meteorológica y topográfica de la zona en que se ubicará la red y aplicando modelos de difusión, se puede lograr una estimación inicial de la concentración de los contaminantes identificando posibles sitios críticos conocidos como hot spots, en los cuales se deben llevar a cabo monitoreos. La determinación de estos lugares o zonas críticas es la tendencia más moderna para identificar sitios en los cuales se debe localizar una estación de monitoreo. La importancia de su determinación radica en que se tienen que conocer las concentraciones de los contaminantes en los puntos donde por las condiciones topográficas y meteorológicas, densidad de población y emisiones del lugar, podrían ser mayores o más críticas.

4 168 CIUDADES EXPERIENCIA DE MONITOREO EN DIFERENTES Cuadro 6.1. CRITERIOS RECOMENDADOS PARA LA UBICACIÓN DE ESTACIONES DE MONITOREO ATMOSFÉRICO 165 TIPO DE ESTACIÓN TIPO A TIPO B TIPO C TIPO D TIPO E TIPO F DESCRIPCIÓN Estación de Exposición de Peatones en el centro de la Ciudad: Localizar la estación en el centro del distrito comercial y de negocios de un área urbana, en una calle congestionada del centro y rodeada de edificios (tipo cañón); con n peatones y un tráfico vehicular promedio que deberá exceder los 10 mil vehículos/día, con velocidades promedio inferiores a las 15 mph. La toma del monitor deberá localizarse a 0.5m de la orilla de la banqueta a una altura de m. Estación de Exposición de Fondo en el centro de la Ciudad: Localizar la estación en el centro del distrito comercial y de negocios de un área urbana, alejada de cualquier calle principal. Específicamente, ninguna calle con un tráfico promedio diario que exceda los 500 vehículos/día podrá estar a menos de 100m. de la estación de monitoreo. Ubicaciones típicas podrán ser parques, centros comerciales de tiendas departamentales, o espacios abiertos que no tengan tráfico. La toma del monitor deberá colocarse a una altura de m. Estación de Exposición de la Población en un Área Residencial: Localizar la estación en el punto medio de un área suburbana o residencial, pero no en el centro de su distrito comercial. La estación no deberá estar a menos de 100m. de cualquier calle que tenga un volumen de tráfico que exceda 500 vehículos/día. La toma del monitor deberá colocarse a una altura de m. Estación Meteorológica de Mesoescala: Localizar la estación en el área urbana a una altura apropiada para obtener datos meteorológicos y de calidad del aire a diferentes alturas. El propósito de esta estación es determinar tendencias y datos meteorológicos a diferentes alturas. Ubicaciones típicas son edificios altos y torres de radiodifusión. Deberán especificarse cuidadosamente con los datos, la altura de la toma de muestra junto con el tipo de ubicación de la estación. Estación de Fondo No Urbana: Localizar la estación en un área no urbana, remota, que no tenga tráfico vehicular ni actividad industrial. El propósito de esta estación es monitorear para análisis de tendencias, para apreciar la no degradación y estudios geográficos a gran escala. La altura de la toma de muestra deberá ser especificada. Estación para Estudios Especializados de Fuentes: Localizar la estación muy cerca de la fuente de contaminación en estudio. El propósito de este tipo de estación es determinar el impacto en la calidad del aire de una fuente de emisiones en particular, en ubicaciones específicas. La toma del monitor deberá colocarse a una altura de m. a menos que se requieran consideraciones especiales. 165 Fuente: Basado en la referencia 74.

5 MANUAL DE MONITOREO ATMOSFÉRICO 169 Cuadro 6.2. Requerimientos a Considerar en la Selección de un Sitio de Monitoreo Objetivos de Monitoreo Emisiones y Fuentes de Emisión en el Área Meteorología y Topografía Información sobre Calidad de Aire Modelos de Simulación Información Demográfica, de Uso de Suelo y de Salud Pública. Condiciones del Sitio Fácil Acceso Infraestructura Protección Contra Vandalismo Evitar Influencia de Fuentes Específicas. Fuente: Basado en la referencia 1, vol. l, pág. 14. Para monitoreos a Macroescala (Escala Urbana o Regional), la Comisión de Comunidades Europeas propone que las legislaciones contemplen estrategias de localización de puntos de muestreo que contengan dos tipos de estaciones 166 : Las enfocadas a zonas donde ocurren las más altas concentraciones a las cuales la población está directa o indirectamente expuesta por un período significativo en relación con el período promedio de los valores límite, llamadas hot spots. Estaciones enfocadas a medir concentraciones de área o fondo, con el propósito de establecer la exposición de la población en general. Hay que tomar en cuenta, que cuando el objetivo es medir concentraciones de fondo, la ubicación de la estación de monitoreo que representa a una determinada área de estudio deberá ser capaz de medir las máximas concentraciones que se presenten en esa área, pero ubicándose de tal manera que no sea influenciada por una fuente local de contaminación, como podría ser una chimenea. Además de llevar a cabo todas las consideraciones anteriores, hay que insistir, en que el diseño de una red debe ser flexible y deberá revisarse periódicamente para asegurar que permanece compatible con los objetivos de monitoreo establecidos. De cualquier manera, para poder documentar 166 Referencia 7.

6 170 CIUDADES EXPERIENCIA DE MONITOREO EN DIFERENTES estudios de tendencias a largo plazo, algunos de los sitios deberán permanecer constantes. En los lugares en donde se llevan a cabo estos estudios se requiere de mediciones diarias que usualmente se toman a través de todo el año y por varios años, para obtener promedios anuales y concentraciones pico, utilizando redes de sitios fijos, rigurosamente definidos y manteniendo los mismos protocolos de muestreo y análisis en toda la red. A diferencia, cuando se establece una red para medir concentraciones pico a corto plazo, ya sea horarias o diarias. Por ejemplo durante un episodio de contaminación, se requieren intensas campañas que establezcan redes de muestreo más flexibles, que pueden estar constituidas de estaciones con ubicaciones fijas y móviles. En Estados Unidos, cada estado anualmente tiene que desarrollar y aplicar un programa para modificar la red de monitoreo de calidad del aire, para eliminar cualquier estación no necesaria o para corregir cualquier resultado inadecuado que se presentara al llevar a cabo esta revisión anual. El procedimiento se realiza previa consulta con el administrador regional, por medio de la cual el Estado deberá pedir la aprobación para la modificación del programa de monitoreo EXPERIENCIAS CON MUESTREADORES PASIVOS En esta sección presentaremos siete ejemplos específicos de diferentes estudios de calidad de aire que utilizaron muestreadores pasivos y los resultados obtenidos. Estos ejemplos muestran un panorama de las diferentes aplicaciones en las que se utilizan y pueden utilizar este tipo de muestreadores para llevar a cabo mediciones de calidad de aire costeables que cumplan con objetivos de monitoreo establecidos. En el primer, segundo y tercer ejemplos se utilizaron estos muestreadores, para llevar a cabo estudios comparativos de áreas a diferentes escalas. En el cuarto ejemplo se utilizaron para realizar estudios de fondo o base. En el quinto y séptimo ejemplos, se presentan los resultados de la comparación de algunos muestreadores pasivos entre sí y con analizadores continuos, por último en el sexto ejemplo, se presentan los resultados de estudios realizados en Asia para ver la reproducibilidad de los muestreadores pasivos bajo diferentes condiciones geográficas y culturales.

7 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO Estudio de Comparación de Áreas en el Reino Unido de Gran Bretaña 167 Este primer estudio se refiere al estudio nacional de NO 2, llevado a cabo por el laboratorio Warren Spring en el Reino Unido de Gran Bretaña, utilizando tubos de difusión (muestreadores pasivos), en Repitiendo un estudio similar que se había llevado a cabo en 1986, para estimar las áreas en donde las concentraciones de NO 2 eran mayores y poder colocar en ellas monitores quimiluninicentes por directiva de la EC. De este estudio de 1986, en el que también se utilizaron tubos de difusión, se pudieron clasificar fácilmente las ciudades del Reino Unido con mayores concentraciones de NO 2. Para los dos estudios se utilizó la infraestructura de la red nacional de monitoreo del Reino Unido, para Smoke /SO 2, enviando por correo a las autoridades locales que operaban estas estaciones, los tubos de difusión con instrucciones completas y el equipo para montarlos. Cada tubo fue expuesto durante un mes y reemplazado al finalizar cada mes. Todos los tubos fueron regresados por correo a un laboratorio para ser analizados centralmente. Algunos sitios fueron duplicados y otros utilizados como blancos para sustentar el programa de Control de Nivel de Confianza y Control de Calidad del estudio. Se incluyeron más de 400 sitios, determinándose una distribución espacial de NO 2 en las áreas urbanas a través del Reino Unido. Esta distribución espacial fue muy similar en los dos estudios, pero las concentraciones fueron significativamente altas en el año de Lo cual fue consistente con el incremento estimado de emisiones de óxidos de nitrógeno por emisiones vehiculares en ese período. Estos estudios demuestran la factibilidad de llevar a cabo estudios de monitoreo a gran escala en una extensa área geográfica, colocando tubos de difusión por los operadores locales y reuniéndolos en un laboratorio central para su análisis y manejo de los datos. Lo que permite la aplicación de estudios eficientes y costeables. Investigaciones recientes han mostrado que a pesar de que los tubos de difusión presentan concentraciones promedio integradas a lo largo de un mes, puede ser posible el uso de estos resultados para obtenerguías de estimaciones de excedentes de calidad del aire a corto plazo. Éstas son estimadas usando 167 Referencia 1, vol. 4, pág. 17.

8 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 172 factores de escalación apropiados, derivados de una base de datos a largo plazo Estudio en el Aeropuerto de Gatwick y en sus Alrededores 168 Un segundo ejemplo es un estudio que se llevó a cabo para determinar la distribución espacial de NO 2, dentro y en los alrededores del aeropuerto de Gatwick, el segundo aeropuerto más grande del Reino Unido. Utilizando tubos de difusión que se expusieron en áreas exteriores, (cuidando no estuvieran influenciados por alguna fuente en particular) por todo el aeropuerto y en los alrededores residenciales del mismo. En total se ubicaron más de 100 sitios de monitoreo, cambiándose los tubos cada mes durante un período de un año. Las concentraciones promedio anuales fueron interpoladas entre los sitios por medio de un paquete de computación para producir gráficas de contornos de concentraciones de NO 2, a través de toda el área de estudio. Es interesante notar que las concentraciones más altas de NO 2, que se obtuvieron, se presentaron cerca del área de la terminal central, con muy poca evidencia de concentraciones elevadas a lo largo de las pistas Estudio en el Centro de la Ciudad de Cracovia, Polonia 169 Un tercer ejemplo es un estudio conducido en el centro de Cracovia en Polonia. En donde se estableció una red de 120 sitios de medición en un área de 12 km 2. Se realizaron mediciones de 24 horas de concentraciones de NO 2, utilizando el método modificado de Amaya-Sugiura, para tres proyectos cada uno de un año de duración, durante 1983 y Los muestreadores fueron colocados cada seis días, simultáneamente en todos los puntos, utilizando triplicados para incrementar la precisión. Con los datos obtenidos se graficaron alrededor de 150 mapas de distribución espacial de concentraciones de NO 2, y combinando esta información con parámetros meteorológicos, fue posible identificar las principales fuentes de NO 2 en el área. Durante el verano los patrones de distribución de NO 2, fueron similares al trazo de las principales rutas de tráfico vehicular, mientras que en invierno, la principal fuente de emisión de NO 2, fueron los sistemas de calefacción doméstica. 168 Referencia 1, vol. 4, pág Referencia 1, vol. 4, pág. 19.

9 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 173 Estudios similares se llevaron a cabo en varias ciudades en el sur de Polonia. En las montañas Tatra y en su ciudad adyacente Zakopane, se efectuó un proyecto para investigar el efecto de la contaminación del aire de la ciudad en la calidad del aire del Parque Nacional. Los muestreadores se expusieron a elevaciones mayores a 2000 m. sobre el nivel del mar, y semanalmente se determinaron las concentraciones de NO 2, siendo éstas siempre inferiores a 5 ppb. Lo cual indicó que para el NO 2, la contaminación del aire de la ciudad no tenía efecto significativo en la calidad del aire de las montañas Estudio de Fondo en Diferentes ciudades Suecas 170 Un cuarto ejemplo es el que llevó a cabo el instituto de Investigación del Medio Ambiente Sueco, utilizando muestreadores pasivos durante seis meses, en un estudio de fondo de la distribución geográfica de NO 2 y SO 2, en áreas alrededor de 37 ciudades suecas. Los resultados mostraron una gran correlación entre el incremento de la latitud y el decremento de la concentración de NO 2 y SO 2. Se concluyó que la tasa de transporte tiene una contribución importante en las concentraciones promedio de NO 2 y SO 2 en las ciudades suecas del sur Estudio Comparativo de Muestreadores en Países Alpinos 171 Como quinto ejemplo tenemos el estudio comparativo de muestreadores pasivos para ozono y NO 2 que llevó a cabo en 1992 la ARGE, Asociación de Países Alpinos, durante seis meses en seis diferentes sitios en los Alpes. Este estudio formó parte de un proyecto a largo plazo de la presencia y efectos de los fotoxidantes, en particular del ozono en la región alpina. El objetivo principal fue la identificación de un método que pudiera ser utilizado para medir y obtener perfiles de distribución vertical de ozono dentro de un rango de diferentes localizaciones en la montaña. Este estudio fue coordinado por la GSF, Centro de Investigación para el Medio Ambiente y la Salud de Neuherberg/Munich, Alemania, y para realizarlo se hicieron comparaciones entre diferentes muestreadores pasivos de NO 2 al mismo tiempo. Se eligieron 5 lugares alpinos a diferentes alturas y un lugar urbano altamente contaminado para su comparación. Todos los sitios contaban con analizadores continuos 170 Referencia 1, vol. 4, págs. 20 a Referencia 1, vol. 4, págs. 22 y 23.

10 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 174 operando. En total se expusieron en paralelo 16 muestreadores pasivos diferentes de 10 organizaciones de Alemania, Austria, Italia, Suiza y el Reino Unido y fueron intercambiados a intervalos de una o dos semanas a lo largo del período de prueba, dependiendo de las especificaciones del muestreador. Los muestreadores fueron regresados a las organiza-ciones de donde provenían para su análisis y los resultados de las diferentes mediciones de los muestreadores se compararon con los resultados de los analizadores continuos. Los valores medidos por la mayoría de los diez muestreadores para NO 2, mostraron coeficientes de correlación significativos, con relación al promedio correspondiente a los analizadores continuos, cuando se comparaban a través de los seis sitios (>0.9), aunque las mediciones en las dos estaciones de mayor altitud, las cuales presentaban concentraciones bajas de NO 2, mostraron una correlación pobre. En general se concluyó, que aunque para bajas concentraciones de NO 2 estos muestreadores no pueden reemplazar las mediciones con analizadores continuos, si proveen una buena indicación de las concentraciones de NO 2 y pueden emplearse útilmente en una variedad de estudios. Las diferencias que se obtuvieron en la comparación entre muestreadores basados en un mismo principio fueron muy pequeñas. En lo que respecta a los seis muestreadores de ozono probados, solamente dos (un tubo de difusión expuesto por una semana y un muestreador de papel índigo expuesto por dos semanas) mostraron un coeficiente de correlación significativo (>0.8), de acuerdo con los valores medidos con los analizadores continuos. Los primeros resultados indicaron que debían de tomarse en cuenta los factores meteorológicos, cuando se interpretaban los resultados de los muetreadores pasivos de ozono. Por lo que se concluyó que aunque los muestreadores no pueden utilizarse para medir concentraciones exactas de ozono, proveen una útil indicación de tendencias a través del tiempo y pueden recomendarse para ciertos estudios en algunos sitios de la montaña. Hay que hacer notar que, en la segunda fase de este estudio, los dos muestreadores de ozono seleccionados con base en las pruebas de comparación, fueron utilizados para la investigación de perfiles de distribución vertical de ozono en diferentes áreas en los Alpes. Se aconseja además, que deberían aplicarse mayores pruebas de campo de estos muestreadores.

11 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO Estudio de Reproductibilidad de Muestreadores Pasivos en Asia 172 Por otro lado, para investigar la reproductibilidad de las técnicas de muestreo pasivo bajo diferentes condiciones geográficas y culturales, se llevaron a cabo durante un año estudios con muestreadores de tubo de difusión de NO 2, SO 2 y NH 3 en ciudades del Sudeste de Asia, escogidas para representar los antecedentes de la región y en ciudades urbanas de China. Sorpresivamente los mejores resultados se obtuvieron con los muestreadores de SO 2. La reproductibilidad fue muy buena en todo el rango de concentraciones ( ppb), y la desviación estándar relativa promedio para todas las mediciones fue de 7.7%. En lo referente a los muestreadores de NO 2 tenemos, que inicialmente los valores de NO 2 fueron anormalmente bajos, parecía que el reactivo había sido consumido por el ozono, que se presentaba a niveles mayores que en Suecia donde el muestreador había sido desarrollado. El problema fue resuelto implementando la fórmula de la solución impregnada y de esta manera se obtuvieron resultados de reproductibilidad altos en un rango de concentraciones aceptable. También fueron pobres los valores de reproductibilidad de los muestreadores de amonia (con desviación estándar de 31.1 %), identificándose como la posible causa del problema, la evaporación de amonia de las partículas depositadas en la pantalla de viento seguida de una absorción del muestrador. Por lo cual se requirió de un cambio en el protocolo de muestreo y de que la pantalla de viento se remplazara por una tapa sólida antes de que se enviara a analizar. Esto incrementó la reproductibilidad considerablemente, obteniéndose una desviación estándar de 15.4 %, en un rango de concentraciones de 0.07 a 37ppb. Los resultados anteriores muestran la importancia de evaluar a los muestreadores pasivos bajo diferentes condiciones culturales, climáticas y geográficas, antes de que sean utilizados en estudios a gran escala, ya que podrían ser necesarios ajustes menores al muestreador o al protocolo de muestreo, cuando las condiciones difieren de aquellas bajo las cuales el muestreador fue inicialmente diseñado y probado. Actualmente estos muestreadores han sido probados bajo diferentes condiciones en Referencia 1, vol. 4, pág. 22.

12 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 176 ciudades de Asia, las cuales son: Bangladesh, China, Hong Kong, India, Indonesia, Corea, Malasia, Nepal, Taiwan, Tailandia y Vietnam Estudio de Validación de Muestreadores Pasivos en México 173 El objetivo de este estudio fue estimar la validez y reproductibilidad entre las mediciones de monitores pasivos de ozono, con las registradas por un monitor continuo. Se expusieron 28 monitores pasivos al aire ambiente, en el interior y exterior de un salón de clases, al mismo tiempo que se registraba la concentración de ozono mediante un monitor continuo. Como resultados se tuvo que la correlación entre las lecturas de los monitores pasivos y el continuo fue altamente significativa (r = 0.89 p < 0.001) y también la correlación entre las lecturas de los monitores pasivos expuestos fue alta (r = 0.97, p < 0.001). Los resultados indican que es recomendable usar monitores pasivos para mediciones acumulativas de ozono mayores a 100 ppb, lo que implica períodos de medición mayores a cinco días cuando son utilizados en interiores EJEMPLOS DE CIUDADES CON DIFERENTES REDES DE MONITOREO A continuación presentaremos algunos ejemplos de diversas redes de monitoreo en diferentes países, las cuales utilizan tanto equipo de monitoreo activo, como automático y actualmente se está aplicando el uso de equipo pasivo por su fácil instalación, manejo y bajo costo Sistema de Monitoreo Atmosférico en Noruega 174 El propósito general de las redes de monitoreo en las ciudades noruegas, es verificar las concentraciones de contaminantes atmosféricos para poder seguir las tendencias de estas concentraciones en el aire, para medir los excedentes con respecto a los estándares recomendados de calidad de aire noruegos y para evaluar los efectos de las medidas aplicadas por las autoridades. Además de las redes urbanas de las ciudades noruegas, existen actualmente tres redes nacionales operadas por el Instituto Noruego para la Investigación del Aire (NILU) que son el Programa de Monitoreo de 173 Referencia Referencia 76.

13 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 177 Largo Alcance de Transporte de Aire Contaminado y Precipitación, el Programa de Monitoreo de Daño de los Bosques y el Programa de Monitoreo de Ozono Troposférico. Las redes de monitoreo locales ubicadas en las seis principales ciudades, son responsabilidad conjunta de cada una de las ciudades y de la Autoridad de Control de Contaminación del Gobierno Noruego (SFT). En la tabla 6.1 se muestra un resumen del tipo de redes, los parámetros atmosféricos que miden, tipos de sitios de monitoreo y en la tabla 6.2 se muestran los principales principios de medición que se utilizan en estas redes. Tabla 6.1. RESUMEN DE REDES DE MONITOREO ATMOSFÉRICO EN NORUEGA RED TRANSPORTE BOSQUE OZONO URBANA* AIRE ESCALA NACIONAL NACIONAL NACIONAL LOCAL Número de sitios de monitoreo SO 2 /7 SO 2 /5 O 3 /11 SO 2 /1 SO 4 /7 SO 4 /5 NO/6 Contaminante/ NO 2 /7 NO 2 /5 NO 2 /6 número de sitios NO 3 /7 NO 3 /5 O 3 /1 NH 3 /7 NH 3 /5 PM 2.5 /5 PM 10 /6 Benceno/1 Tolueno/1 Activo/ Automático Tipo de Muestreo de cada Red Muestreo Activo Muestreo Activo Muestreo Automático Sitios de monitoreo tipo: Urbano 6 Suburbano 1 1 Rural * Urbanos: Oslo, Bergen, Trondheim, Drammen, Skien, Porsgrunn. Fuente: Basado en la referencia 76.

14 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO Sistema de Monitoreo Atmosférico en el Reino Unido de Gran Bretaña 175 El Sistema de Monitoreo Atmosférico en el Reino Unido de Gran Bretaña se basa en las redes de monitoreo de calidad de aire nacionales. Éstas son las siguientes: Red de Monitoreo de SO 2 /Humo. Lleva operando 30 años y ha monitoreado exitosamente el decremento en la concentración de estos contaminantes. En 1981 fue reorganizada reduciendo su número de sitios de monitoreo. Red de Monitoreo Urbano fase I. Fundada en 1992 con el objeto de medir concentraciones de fondo de calidad del aire urbano en las áreas más contaminadas, para alertar al público. A este programa se han afiliado un gran número de autoridades locales. Red de Monitoreo Urbano fase II. La segunda fase de esta red tiene como objetivo la medición continua de hidrocarburos en el aire urbano. Red de Monitoreo Legal (ordenamientos de la Comisión de Comunidades Europeas (EC) y monitoreo urbano base) incluye un gran número de estaciones de monitoreo las cuales han sido manejadas por el Departamento del Medio Ambiente desde 1972 y estaciones establecidas para determinar la congruencia con los ordenamientos de la EC con respecto a NO 2 y SO 2. Red de Monitoreo Rural. Cuyo objetivo es proveer información de la contaminación fotoquímica a través de la nación. Existen también redes rurales para estimar el aporte de depósitos de SO 2 en los ecosistemas. Red de Monitoreo con Muestreadores Pasivos Tipo Tubos de Difusión. Se instaló con la finalidad de medir bióxido de nitrógeno en el período de introducción de convertidores catalíticos en los coches, para aplicar la cobertura espacial de las mediciones. Red de Monitoreo de Microcontaminantes Orgánicos Tóxicos. El objetivo de esta red es monitorear estos microcontaminantes orgánicos tóxicos en la atmósfera y sus depósitos en sitios seleccionados alrededor del país. Redes de Monitoreo Locales de Multielementos. Las cuales funcionan desde 1974 y proveen concentraciones a largo plazo de plomo y otros elementos metálicos. Red de Depósitos Ácidos. La cual mide actualmente la composición de la lluvia. Presentaremos a continuación, en la tabla 6.3 un resumen de estas redes, los parámetros atmosféricos que miden y los tipos de sitios de monitoreo. Además, en la tabla 6.4 se presentan los principios de medición que se utilizan en estas redes. 175 Referencia 76.

15 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 179 Tabla 6.2. PRINCIPIOS DE MEDICIÓN DE LOS MONITORES AUTOMÁTICOS Y MANUALES DE LAS REDES DE MONITOREO NORUEGAS CONTAMINANTE PRINCIPIOS DE MEDICIÓN MANUAL AUTOMÁTICO SO 2 Filtro Impregnado SO 4 Filtro de partículas NO Quimiluminiscencia NO 2 Filtro Impregnado Quimiluminiscencia NO 3 Filtro Impregnado y Filtro de partículas NH 3 Filtro Impregnado y Filtro de partículas O 3 Absorción UV PM 2.5 Colección en filtro TEOM * PM 10 Colección en filtro TEOM * * Microbalanza Oscilatoria. Fuente: Basado en la referencia 76.

16 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 180 Tabla 6.3. RESUMEN DE REDES DE MONITOREO ATMOSFÉRICO EN EL REINO UNIDO DE GRAN BRETAÑA RED LEGAL URBANA URBANA RURAL OTRAS * I II ESCALA Nacional Nacional Nacional Nacional Número de sitios de monitoreo SO 2 /5 SO 2 /14 VOCs/7 SO 2 /3 SO 2 /300 NO/8 NO/14 NO/3 Humo N./300 Contaminante/ NO 2 /8 NO 2 /14 NO 2 /3 NO 2 /1200 número de CO/6 CO/14 O 3 /17 Dioxinas/7 sitios O 3 /1 O 3 /14 PAH/7 Tipo de Muestreo de cada Red Sitios de monitoreo tipo: PM 10 /14 Automático Automático Automático Automático PCB/7 Lluvia ácida/32 Muestreo Activo y Pasivo Urbano En mayoría Suburbano 3 Rural 17 * Otras: Otras redes: humos/so2, estudio de NO 2 con tubos de difusión, microcontaminantes orgánicos tóxicos, depósitos ácidos. Fuente: Basado en la referencia 76.

17 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 181 Tabla 6.4. PRINCIPIOS DE MEDICIÓN DE LOS MONITORES AUTOMÁTICOS Y MANUALES DE LAS REDES DE MONITOREO DEL REINO UNIDO DE GRAN BRETAÑA CONTAMINANTE PRINCIPIO DE MEDICIÓN MANUAL AUTOMÁTICO PASIVO ACTIVO SO 2 No especificado Fluorescencia en UV NO Quimiluminiscencia NO 2 Tubos de Difusión Quimiluminiscencia CO Absorción IR O 3 Absorción UV PM 10 TEOM * VOCs Cromatografía de gases Humo Negro No especificado Dioxinas No especificado PAH No especificado PCB No especificado Lluvia ácida No especificado * Microbalanza Oscilatoria. Fuente: Basado en la referencia Sistema de Monitoreo Atmosférico en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México El monitoreo atmosférico en la zona Metropolitana de la ciudad de México se inició, en 1950, haciéndose más sistemático en los años sesenta. En 1966 se instalan 14 estaciones de monitoreo para medir humos, partículas y bióxido de azufre, con el apoyo de la Organización Panamericana de la Salud (OPS). En los setenta el gobierno mexicano y el Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), desarrollan un programa para establecer la calidad del aire en diversas ciudades, instalándose una red manual de 22 estaciones de monitoreo en la ciudad de México, la cual se ha ido modificando a través del tiempo. De esta manera, como último ejemplo, presentaremos el sistema actual de Monitoreo Atmosférico de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México, el cual inició su integración a partir de 1984 y fue diseñado con base en el criterio de vigilancia de calidad del aire, observándose el

18 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 182 comportamiento aerométrico de los contaminantes atmosféricos. Lo que permite calificar la calidad del aire por parcelas específicas, que se definen territorialmente por las mismas condiciones meteorológicas prevalecientes. El sistema se integra por tres subsistemas que son la Red Automática de Monitoreo Atmosférico (RAMA), la Red Manual de Monitoreo Atmosférico y la Red Meteorológica. Complementándose este sistema con unidades de apoyo: el programa de aseguramiento de calidad, sistemas de información geográfica y de inventario de emisiones. Tanto la red automática como la manual, fueron diseñadas conforme a los criterios establecidos por la OMS y las Agencias de Protección Ambiental Norteamericana y Alemana. Los parámetros atmos-féricos que miden estas redes al igual que el número de sus estaciones y tipos de estación se resumen en la tabla La RAMA está integrada actualmente por 32 estaciones de monitoreo, distribuidas en el Distrito Federal (21) y en los municipios conurbados del Estado de México (11). Esta red cuenta con monitores automáticos que analizan los siguientes parámetros ambientales: ozono, óxidos de nitrógeno, incluidos el monóxido y el bióxido de nitrógeno, bióxido de azufre, monóxido de carbono, partículas suspendidas fracción torácica PM10 y en una estación se mide benceno, tolueno y formaldehído 176. Esta red opera continuamente durante las 24 horas del día, todos los días del año, enviando la información que se genera por los instrumentos de medición de cada una de las estaciones, a una computadora central, por medio de vía telefónica privada. Los principios de medición que utilizan los analizadores automáticos de esta red se presentan en la tabla La Red Manual de Monitoreo Atmosférico proporciona un complemento a la información de la RAMA, ya que su principal objetivo es el monitoreo de partículas suspendidas en el aire y la determinación de la concentración de algunos elementos que se encuentran contenidos en ellas. Como ya se indicó, esta red contempló para su diseño los criterios internacionales de la WHO-PNUMA-EPA, tanto para el establecimiento del número y ubicación de las estaciones, como para la medición de los contaminantes. Cuenta actualmente con 19 estaciones de monitoreo con 176 Referencia 77 a 79.

19 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 183 muestreadores activos, que miden las concentraciones de partículas suspendidas totales y de los cuales 17 miden PM10, determinándose además componentes metálicos como plomo, cobre, hierro, cadmio y níquel, al igual que sulfatos y nitratos, con una frecuencia de muestreo de una vez cada seis días durante un período de 24 horas, excepto en invierno en que la frecuencia de muestreo se incrementa a una vez cada tres días. Con esta red es posible realizar muestreos programados de otros contaminantes atmosféricos para los que no exista una tecnología de monitoreo automática. En la tabla 6.6 también se presentan los principios de medición de los muestreadores activos de esta red manual 177. Tabla 6.5. RESUMEN DE REDES DE MONITOREO ATMOSFÉRICO EN LA ZONA METROPOLITANA DE LA CIUDAD DE MÉXICO* RED RAMA MANUAL METEOROLÓGICA ESCALA LOCAL LOCAL LOCAL Número de sitios de monitoreo SO 2 /27 PST/19 Velocidad del viento/10 H 2 S/2 PM 10 /5 Dirección del viento/10 Parámetro a medir/ NO 2 /19 Sulfatos/5 Temperatura/10 número de NO x /19 Nitratos/5 Humedad relativa/10 sitios CO/25 O 3 /20 Metales Pesados/10 Temperatura de capa de mezclado con un HC/1 radar acústico. PM 10 /17 Tipo de Muestreo de Automático Muestreo Automático/Manual cada Red Activo Sitios de monitoreo tipo: Urbano Suburbano Rural * Fuente: Información de la RAMA de la ZMCM, al 5 de julio de Nota: Los muestreos de sulfatos y nitratos sólo se desarrollan en ciertos períodos del año. Para 1997: se planea incrementar las estaciones de la Rama a 39. Con una Red óptica de 3 DOAS y Lidar (Sensores Remotos). 177 Referencia 77 a 79.

20 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 184 Tabla 6.6. PRINCIPIOS DE MEDICIÓN DE LOS MONITORES AUTOMÁTICOS Y MANUALES DE LAS REDES DE MONITOREO DE LA ZONA METROPOLITANA DE LA CIUDAD DE MÉXICO CONTAMINANTE PRINCIPIO DE MEDICIÓN SO 2 H 2 S NO 2 NO x CO O 3 MANUAL HC DOAS * PST Filtración por medio del muestreador de Alto Volumen PM 10 Sulfatos Nitratos Metales Pesados, actualmente se miden: plomo, cadmio, cobre, zinc y niquel. Se implementarán otros, a corto plazo. Impactación previa a filtración con muestreador PM-10 de Alto Volumen Absorción en vía húmeda Absorción en vía húmeda Colección en filtro por medio de muestreo activo y análisis por espectrofotometría de absorción atómica AUTOMÁTICO Fluorescencia pulsante Fluorescencia pulsante Quimiluminiscencia Quimiluminiscencia Espectroscopía no dispersa por correlación de gas filtrado Fotometría en el rango de UV Atenuación de radiación Beta y Gravimetría por elemento oscilante (TEOM). *DOAS: Differential Optical Absortion Spectrometer. Sensor Remoto. Mide benceno, tolueno y folmaldehídos, al igual que ozono, bióxido de azufre y bióxido de nitrógeno. Fuente: Información de la RAMA de la ZMCM, al 5 de julio de 1996.

21 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 185 Por último la red Meteorológica tiene como objetivo proporcionar información que tienda a evaluar la calidad del aire en condiciones normales y extraordinarias, para poder elaborar pronósticos de calidad del aire, cuyo fin es analizar la estabilidad o desplazamiento de los contaminantes con una antelación de una hora, 24 horas y hasta 48 horas. Esta red está formada por diez estaciones que cuentan con sensores de velocidad y dirección del viento, medidores de humedad relativa y de temperatura, que se interconectan telemétricamente al Sistema Central de Control. Se complementa con una unidad de medición de vientos de altura, que consta de una torre meteorológica, una ecosonda y un radar acústico, los cuales permiten obtener información de las condiciones de mezcla de la atmósfera, apoyándose, además, en la información que proporciona el Servicio Meteorológico Nacional. En el cuadro 6.3 se presentan los equipos que se utilizan para medir los parámetros meteorológicos. Cuadro 6.3. EQUIPO UTILIZADO PARA LA MEDICIÓN DE LOS PARÁMETROS METEOROLÓGICOS PARÁMETRO Velocidad del viento Veleta convencional EQUIPO Dirección del viento Anemómetro convencional Temperatura Humedad relativa Temperatura de capa de mezclado Sensor tipo capacitor de película delgada, termopar Sensor tipo capacitor de película delgada de polímero Radar acústico Nota: Se planea instalar en 1997, sensores para medir radiación solar y radiación UV. Fuente: Información de la RAMA de la ZMCM al 5 de julio de 1996.

22 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 186 Las unidades de apoyo están constituidas por el Laboratorio de Calibración y Transferencia de Estándares y por dos Unidades Móviles de Monitoreo Atmosférico. El Laboratorio tiene la función de vigilar el sistema de la red, a través del mantenimiento y calibración de los equipos de cada una de las redes, mientras que las unidades tienen como objetivo realizar estudios específicos en lugares remotos o donde no se cuenta con la cobertura de la RAMA, durante períodos predeterminados, en caso de accidentes o incidentes, o evaluar sitios para la posible instalación de estaciones de monitoreo permanentes debido al crecimiento de la mancha urbana. La información que genera este sistema de vigilancia permite evaluar el comportamiento de los contaminantes atmosféricos, tanto en el tiempo como en el espacio. Además, por la confiabilidad y oportunidad de los datos que genera, se emplea para definir políticas y estrategias de prevención y control de la contaminación, al igual que para evaluar la eficacia de los programas que se implanten. Con base en la experiencia de los ejemplos presentados en este capítulo se observa que es posible combinar muestreadores pasivos, activos y automáticos dentro de una misma red, con el objeto de implementar la resolución espacial y temporal de las mediciones de calidad de aire, siempre y cuando se lleven a cabo los estudios de validación pertinentes (como los presentados en el inciso 6.2.7), de los diferentes instrumentos, y se tome en cuenta que algunos de ellos presentarán dosis acumuladas y no detectarán eventos episódicos. En la figura 6.1, se presenta una estación de monitoreo de la RAMA, en la que se conjuntan las tres redes de monitoreo que se utilizan en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México.

23 INTRODUCCIÓN AL MONITOREO ATMOSFÉRICO 187 Figura 6.1. SISTEMA DE MONITOREO ATMOSFÉRICO DE LA RAMA (Ref. 36)