XI RED DE MONITOREO ATMOSFÉRICO EN VALENCIA, VENEZUELA

Transcripción

1 XI RED DE MONITOREO ATMOSFÉRICO EN VALENCIA, VENEZUELA Leyda M. Escalona (1) Licenciada en Química, ULA, Venezuela, Master en Química, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC), Venezuela, Desde esta fecha hasta la presente trabaja como profesora en la Universidad de Carabobo, actualmente con categoría de Titular. Ha ocupado los cargos de Jefe de Departamento, de Laboratorio y de Cátedra. Ha desarrollado numerosos trabajos de investigación en el campo de la contaminación del aire en regiones urbanas Especialización en contaminación atmosférica, IVIC, Investigador Asociado, Florida State University, Se desempeña como Coordinadora General del Laboratorio Tecnológico del Ambiente de la Facultad de Ingeniería, Universidad de Carabobo. Valencia Venezuela desde Juan Vicente Guerrero Licenciado en Química Tecnológica, Universidad de Carabobo, Venezuela, Desde esta fecha hasta la presente se desempeña como asistente de investigación del Laboratorio Tecnológico del Ambiente de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Carabobo. José Manuel Acosta Estudiante del décimo semestre de ingeniería Química, Universidad de Carabobo. Direccción (1): Avenida Universidad, Facultad de Ingeniería, Laboratorio Tecnológico del Ambiente, LabTA, Apdo. Postal 3725, Z.P. 2002, Valencia, Estado Carabobo -Venezuela - Tel: Fax: labtauc@thor.uc.edu.ve o lescalon@thor.uc.edu.ve RESUMEN Con la finalidad de recabar información sobre las diferentes fuentes y riesgos de contaminación del aire, que permitan correlacionar y estimar efectos en la población y el ambiente se instaló una red de monitoreo en la ciudad de Valencia consistente de ocho estaciones de muestreo en sitios diferentes. La selección de los sitios se realizó de manera de abarcar los cuatros puntos cardinales y de forma tal que se evalúen zonas de características diferentes en cuanto a sus principales actividades, ya que no se cuenta con un inventario de fuentes de emisión y los datos meteorológicos son muy escasos. Debido a limitaciones en recursos económicos y humanos sólo cuatro estaciones han funcionado en forma simultánea, evaluándose en cada una de ellas, partículas totales suspendidas y su contenido de metales, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre, formaldehído, partículas en función de su tamaño y contenido metálico de cada una de estas fracciones, así como compuestos solubles en agua y solventes orgánicos. Todas las estaciones de muestreo se encuentran ubicadas entre 2 a 6 metros sobre el nivel del suelo y en cada una de ellas se toman muestras durante dos o tres meses tanto en época seca como en la de lluvia, con un período de captación de 24 horas continuas para cada parámetro evaluado. Los resultados se comparan con los patrones establecidos en al normativa venezolana, así como con las concentraciones reportadas para otras ciudades de características semejantes. PALABRAS-CLAVE: Red de Monitoreo, Calidad del Aire, Evaluación, Estaciones, Atmósfera. INTRODUCCIÓN La evaluación de contaminantes atmosféricos en más de cincuenta de países en los últimos cincuenta años, revelan que gran parte de la población vive en ciudades donde las concentraciones de sustancias en el aire, exceden los límites considerados como amenaza para la salud (UNEP, 1994). Por esta razón la conferencia mundial sobre medio ambiente y desarrollo de las naciones unidas, en 1992, identificó la degradación del ambiente de las ciudades como una de las áreas que requiere atención inmediata y planteó la necesidad de desarrollar planes de control y regulaciones ambientales. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 CALIDAD DEL AIRE Se considera que el aire limpio o "natural" tiene la siguiente composición Componente % Vol. Nitrógeno 78,01 Oxígeno Argón 0.93 Dióxido de carbono 0.03 Existen varias definiciones de aire contaminado, pero una de la más amplia la establece la legislación del Estado de Arizona, USA, quienes consideran contaminación del aire, la presencia en la atmósfera externa de uno o más contaminantes, o combinación de ellos, en tales cantidades y de tal duración que puedan ser o tender a causar daños a la salud de humanos, plantas o animales o la propiedad (Perkins, 1974). La legislación venezolana (Decreto 638) define contaminantes del aire como: cualquier sustancia presente en el aire que por su naturaleza, es capaz de modificar los constituyentes naturales de la atmósfera, pudiendo alterar sus propiedades físicas o químicas, y cuya concentración y período de permanencia en la misma pueda originar efectos nocivos sobre la salud de las personas y el ambiente en general. Se sabe con certeza que el aire de las ciudades contiene gases y partículas relacionados con la actividad urbana (Ortiz, 1997) como: Gases de combustión: CO, CO 2, NO x, SO x, hidrocarburos, vapor de agua. Partículas: polvo, hollín, humos, polen, esporas, detritos, pavimento, desgaste de neumáticos. Humos y polvos provenientes de molinos de pigmentos, manejo de alimentos, actividades de construcción, etc. FACTORES DETERMINANTES DE LA CALIDAD DEL AIRE La calidad del aire depende de las emisiones y de las condiciones atmosféricas. Las emisiones dependen del: consumo de combustibles, calidad y tipo de combustibles y de las tecnologías de control de emisiones. El consumo de combustible depende de: las tecnologías de vehículos automotores, tecnologías industriales, de servicios y volúmenes de producción, de la estructura urbana, estructura del transporte urbano y distancia recorrida por vehículos (Ortiz 1997). Uno de los métodos para determinar la calidad del aire es realizar un inventario de emisiones, en cual se establezca una base de datos sobre las diferentes fuentes de emisión clasificadas de acuerdo al tipo de actividad y a sus emisiones, estas últimas se estiman por medio de factores de emisiones y modelos de emisión. El método más confiable para evaluar la calidad del aire es medirla a través de un monitoreo atmosférico, preferiblemente a través de una red de monitoreo. MONITOREO ATMOSFÉRICO Se entiende por monitoreo atmosférico (Martínez y Romieu 1997) todas las metodologías diseñadas para hacer un muestreo, analizar y procesar en forma continua las concentraciones de sustancias o de contaminantes presentes en el aire en un lugar establecido y durante un tiempo determinado. Su realización permite: a) Formular estándares de calidad del aire. b) Llevar a cabo estudios epidemiológicos que relacionen los efectos de las concentraciones de los contaminantes con los daños a la salud. c) Especificar tipos y fuentes emisoras. d) Llevar a cabo estrategias de control y políticas de desarrollo. e) Desarrollar programas racionales para el manejo de la calidad del aire. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 ESTRATEGIAS DEL MONITOREO 1. Definición de los objetivos: conciliándolos, ponderándo y delimitando el área de influencia. 2. Definición de parámetros ambientales: contaminantes a medir, parámetros meteorológicos. 3. Definición de números y sitios de muestreo: localización de los sitios, densidad o número de puntos y requerimientos del sitio de muestreo. 4. Determinación de tiempos de muestreo: duración del programa, frecuencia de muestras y tiempo de toma de muestras. 5. Selección de equipos de muestreo y técnicas de análisis. OBJETIVOS DEL PRESENTE TRABAJO Obtener información sobre las diferentes fuentes y riesgos de contaminación del aire en Valencia. Estimar y correlacionar los efectos en la población y en el ambiente Informar al público acerca de la calidad del aire en la ciudad de Valencia METODOLOGÍA Debido a la falta de un inventario de fuentes de emisiones atmosféricas y de los datos meteorológicos del presente año se utilizó un promedio de las direcciones de viento reportado por la Fuerzas Aérea Venezolana(1999) en sus últimos cuatro años como criterio de ubicación de los sitios de muestreo. De acuerdo a este criterio, se instaló una red de monitoreo en la ciudad de Valencia consistente de ocho estaciones ubicadas en sitios diferentes, distribuidas en los cuatro puntos cardinales, de forma tal que se evalúen zonas de características que difieran en cuanto a sus principales actividades. LUGARES DE MEDICIÓN Y CONTAMINANTES A EVALUAR 1. Debido a escasez de recursos económicos y humanos se dividió la red en dos grupos de cuatro estaciones. En el primer grupo las estaciones se ubican en las siguientes zonas: 2. Colegio Don Bosco, al norte de la ciudad, frente a una de las avenidas de mayor tráfico automotor. 3. Urbanización Fundación Mendoza, al sur de la ciudad, zona de bastante tráfico automotor y relativamente cerca a algunas industrias. 4. Urbanización La trigaleña, al este, ceca de la autopista regional del centro pero en dirección contraria al viento. 5. Urbanización Los Nísperos al oeste de la ciudad, con poca influencia de tráfico automotor o de industrias a su alrededor. Posteriormente se evaluarán cuatro sitios diferentes. En cada una de estas estaciones se captan en forma simultánea los siguientes gases y partículas: Dióxido de nitrógeno Dióxido de azufre Formaldehído Partículas totales suspendidas (PTS) Partículas en función de su tamaño Metales contenidos en las partículas: Pb, Ni, Cd, Cu, Fe, Mn, Cr Compuestos solubles en agua contenidos en las partículas: cloruros, nitrato y sulfatos Compuestos solubles en solventes orgánicos presentes en las partículas ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 CAPTACIÓN DE LAS MUESTRAS Para captación de las partículas se utilizan cuatro muestreadores de alto volumen General Metal Work, equipados con controladores de flujo para mantener el flujo constante durante el período de muestreo, así como indicadores de tiempo. Dos de ellos poseen además programadores de tiempo que los encienden y apagan automáticamente. Para el fraccionamiento de las partículas en función de su tamaño, se coloca un impactador en cascada de seis etapas, a cada uno de estos muestreadores. Las partículas se colectan sobre filtros o sustratos de colección de fibra de vidrio, llevados a peso constante previamente y una vez finalizado el muestreo, de acuerdo a lo establecido en la Norma COVENIN venezolana Para la captación de los gases se utilizan dos muestreadores 5 Gas Sampler marca ANDERSEN, los cuales poseen programadores de tiempo que permite encender y apagar el equipo automáticamente con una exactitud de más o menos treinta minutos. Estos equipos constan de 5 burbujeadores en cada uno de los cuales se coloca una solución acuosa diferente, que es capaz de reaccionar con el gas que nos interesa, de acuerdo al método de análisis seleccionado. También se utilizan dos muestreadores de gases construidos en nuestro laboratorio, con burbujeadores de polietileno conectados a un manifold que distribuye el aire y una bomba para la succión de éste. Estos se encienden y apagan manualmente y funcionan básicamente como los equipos Andersen MÉTODOS DE ANÁLISIS El método de análisis utilizado con los gases, depende de la solución empleada para la captación del contaminante; dióxido de nitrógeno y formaldehído se analizan colorimétricamente, mediante un colorímetro Spectronic 20, mientras que el dióxido de azufre se analiza por conductividad, utilizando un conductímetro YSI. El nombre de estos métodos se asocia generalmente al reactivo que origina el color o la propiedad a medir, como se puede observar en el siguiente cuadro: GAS MÉTODO SOLUCIÓN ABSORBEDORA Dióxido de nitrógeno Arsenito de sodio Hidróxido de sodio.arsenito de sodio Dióxido de azufre Conductimétrico Peróxido de hidrógeno acidificado Formaldehído Acido cromotrópico Agua acidificada Tanto las partículas totales como las diferentes fracciones se determinan mediante el método gravimétrico, el cual consiste en llevar los filtros a peso constante antes y después de la captación de muestras. Los metales se determinan por espectrofotometria de absorción atómica con o sin llama, dependiendo de la concentración, mediante un Espectrofotómetro Perkin Elmer modelo Los compuestos no metálicos se analizan utilizando electrodos selectivos o espectrofotometrría visible o ultravioleta. Lapso de medición y flujo utilizado Tanto para los gases como para partículas el lapso de medición es de veinticuatro (24) horas continuas y las muestras se colectan tres días de cada semana, en forma alterna a fin de abarcar los diferentes días Los flujos utilizados son: - Para partículas totales suspendidas: 1.12 l/min como lo establece la Norma COVENIN Partículas en función de su tamaño: entre 1.0 y 1.20 l/min de acuerdo a la eficiencia del controlador de flujo - Oxidos de nitrógeno: entre 170 a 190 cc/min como lo establece la Norma COVENIN Formaldehído: entre 600 a 780 cc/min - Dióxido de azufre: entre 180 a 200cc/min ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 PRESENTACION DE RESULTADOS Una vez finalizado los análisis se realizará una evaluación estadística de los resultados a fin de correlacionar los diferentes contaminantes encontrados con sus posibles fuentes emisoras y con sus posibles efectos a la salud de los habitantes de la ciudad, se compararán las concentraciones encontradas en las diferentes zonas evaluadas y en las dos épocas meteorológicas así como con los patrones de calidad del aire establecidos en las Normas sobre Calidad del aire y control de la contaminación atmosférica, establecidas en el Decreto 638, publicado en la Gaceta Oficial N. 4899, de fecha 19 de mayo de Para la fecha de escribir el presente trabajo, sólo se ha realizado la captación de muestras correspondiente al período de sequía y se está finalizando la del período de lluvias, en el primer grupo de estaciones, por lo cual sólo presentaremos los resultados preliminares referidos a concentraciones de partículas totales suspendidas(pts). En la tabla 1 se presentan las concentraciones de PTS, obtenidas durante el período de sequía en las cuatro estaciones de muestreo evaluadas en la primera etapa. En la tabla 2 se presentan las concentraciones de las primeras diez muestras colectadas durante el período de lluvias ya que el resto aún se encuentran en proceso de análisis. A fin de comparar con los límites establecidos en las normas venezolanas, en la figura 1 se representan las concentraciones promedio de PTS, obtenidas en las cuatro estaciones de muestreo durante los dos períodos estacionales evaluados El promedio de las concentraciones obtenidas en esos dos períodos, se puede considerar equivalente al promedio anual, debido a que en Venezuela sólo se presentan esas dos estaciones meteorológicas. Debido a que la red de monitoreo se extiende en gran parte de la ciudad de Valencia y los muestreos se realizan simultáneamente, este estudio permitirá conocer la calidad del aire que se respira en Valencia y al correlacionarlo con estudios epidemiológicos que realiza actualmente la dirección de salud de la gobernación del Estado Carabobo (INSALUD) se podrán hacer inferencias sobre el efecto de dicha calidad en la salud de los habitantes. De acuerdo a estos resultados se exigirá a los organismos competentes tomen las medidas pertinentes. Tabla 1: Concentración de Partículas Totales Suspendidas, PTS, (µg/m 3 ) en las zonas evaluadas durante la época seca. MUESTRA NORTE SUR ESTE OESTE NC MEDIA ARITMET. NC= no captada ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Tabla 2: Concentración de Partículas Totales Suspendidas, PTS, ( µg/m 3 ) en las zonas evaluadas durante la época de lluvias. MUESTRA NORTE SUR ESTE OESTE MEDIA ARITME Figura 1: Concentraciones promedio de PTS ( µg/m 3 ) en las cuatro zonas evaluadas. µg/m Norte Sur Este Oeste Lluvia Seca DISCUSIÓN Las normas venezolanas sobre calidad del aire y control de la contaminación atmosférica, establecen como concentración límite de partículas totales suspendidas, para definir aire limpio el valor de 75 μg/m 3, el cual puede ser sobrepasado hasta un cincuenta por ciento de los días muestreados. La observación de las tablas 1y 2, muestra que en ninguna de las zonas evaluadas se obtuvo un porcentaje de excedencia mayor al veinticinco por ciento (25%), razón por la cual el promedio en las cuatro zonas es menor al límite establecido. En las normas mencionadas se establece como criterio para clasificar la calidad del aire de una zona determinada, su contenido de partículas totales suspendidas, de acuerdo a los siguientes rangos: PTS ( µg/m 3) Zona < 75 Aire limpio Aire moderadamente contaminado Aire altamente contaminado > 300 Aire muy contaminado ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 La figura 1 muestra que en ninguna de las zonas evaluadas, el promedio de las concentraciones de partículas totales alcanza el límite de 75 µg/m 3, por lo cual las cuatro zonas se pueden clasificar como de aire limpio de acuerdo a la clasificación establecida en las normas venezolanas. Sin embargo, a fin de determinar la calidad del aire es necesario comparar también las concentraciones de otros contaminantes como dióxido de nitrógeno, formaldehído, dióxido de azufre, composición química de las partículas y partículas en función de su tamaño, los cuales forman parte de los parámetros que se están evaluando en la segunda fase de este trabajo y que se presentarán posteriormente. CONCLUSIONES Una red de monitoreo representa la mejor forma de conocer la calidad del aire, ya que permite conocer la composición del aire en diferentes sitios de un área determinada en forma simultánea. Las cuatro zonas evaluadas en la ciudad de Valencia poseen aire limpio en cuanto al contenido de partículas suspendidas totales, de acuerdo a la normativa venezolana. A fin de determinar la calidad del aire es necesario evaluar otros contaminantes además de PTS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Decreto 638, Normas sobre calidad del aire y control de la contaminación atmosférica, Gaceta Oficial de la República de Venezuela N. 4899, (1995). 2. Martínez A y Romieu I. Introducción al monitoreo atmosférico, Centro Panamericano de Ecología y Ambiente, OPS, OMS, México, (1997). 3. Ortiz, M. E), Emisiones Atmosféricas, curso organizado por el Laboratorio Tecnológico del Ambiente, Facultadde Ingeniería, Universidad de Carabobo, Valencia, (1997). 4. Perkins H., Air Pollution, Mc Graw Hill Co, Tokio, (1974). 5. UNEP/WHO) Methodology review handbook, Nairobi, United Nations Environment Programme (1994): Vol.1. Quality Assurance in Urban Air Quality Monitoring Vol.2. Primary Standard Calibration Methods and Network Intercalibrations for Air Qulality Monitoring. Vol.3. Measurement of Suspended Particulate Matter in Ambient Air. Vol.4. Passive and Active Sampling Methodologies for Measurement of Air Quality. WHO/EOS/94.4, UNEP/GEMS/94.A.5, Nairobi. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7