Andrea Magaña de Dios.

Transcripción

1 Índice Justificación 2 Objetivos Estimación Problemas a resolver de emisiones por incendios Resultados Conclusiones y recomendaciones Competencias desarrolladas y/o aplicadas Referencias Proyecto: forestales Procedimiento y descripción de las en actividades Bogotá, realizadas Colombia. Andrea Magaña de Dios. Ingeniería Ambiental. Asesor: Dr. Francisco Javier Delgado Virgen. Villa de Álvarez, Col., junio de 2013 Villa de Álvarez, Col., Junio de 2015.

2 Justificación Introducción La calidad del aire en Bogotá Colombia ha sido deteriorada en las últimas décadas, causando problemas graves de salud en sus habitantes y generando preocupación de las autoridades ambientales a nivel local, nacional y mundial. Aunque el tema de contaminación atmosférica en Bogotá Colombia ha cobrado importancia en los últimos años, se ha enfocado principalmente en el impacto de las emisiones de fuentes móviles y fijas, y ha dejado de lado la importancia de las emisiones de otras fuentes trascendentes de contaminantes, como lo son los incendios forestales. Justificación La contaminación ambiental, el efecto invernadero y la destrucción de la capa de ozono, han sido fenómenos poco relacionados, en el ámbito mundial, con los incendios forestales y las quemas de vegetación, siendo estos un elemento condicionante a los procesos de contaminación ambiental (Haltenhoff, H.1998). Los incendios forestales: Afectan la calidad del aire. Son un problema de salud pública universal. Causa del calentamiento global y cambio climático. Además del impacto global, tienen repercusiones regionales en flora y fauna. En este entorno, resulta evidente la importancia de contar con mejores herramientas para el conocimiento y la gestión de los incendios, singularmente en la prevención de la contaminación, por lo que el desarrollo de una metodología para estimar la emisión de contaminantes al aire por incendios forestales ayudaría a resolver dicha problemática. 1

3 Objetivos Generales o Investigación y desarrollo de metodología que sirva para estimar y/o calcular los contaminantes emitidos al aire por incendios forestales. o Resaltar la importancia de la estimación de emisiones a la atmósfera por incendios forestales, ya que su impacto es significativo a la calidad del aire y no se le ha prestado la atención suficiente como a otras fuentes de contaminación atmosférica. Específicos o Desarrollar un inventario de emisiones atmosféricas por los incendios forestales durante el 2013 en Bogotá Colombia. 2

4 Problemas a resolver Atender a la problemática actual de brindar instrumentos estratégicos para la evaluación de la calidad del aire en Bogotá, Colombia. Desarrollar metodología para el cálculo de contaminantes atmosféricos generados por incendios forestales, y así, desarrollar un inventario de emisiones. Brindar bases científicas sólidas para identificar las principales fuentes de emisión y sus contaminantes. 3

5 Procedimiento y descripción de las actividades realizadas Procedimiento metodológico Se obtuvo el registro de los incidentes forestales atendidos en Distrito Capital, Bogotá durante el año 2013 por el Cuerpo Oficial de Bomberos de Bogotá. Dicho registro enlista el área (en metros cuadrados), localidad afectada y cantidad de incidentes ocurridos, así como clasificación de los mismos en quemas, conatos e incendios, por lo que se tomó esa información de base para la realización de los cálculos de emisiones (Tabla 1). Tabla 1: Incidentes forestales ocurridos LOCALIDAD QUEMAS CONATOS INCENDIOS TOTAL ÁREA (M 2 ) CANTIDAD ÁREA (M 2 ) CANTIDAD ÁREA (M 2 ) CANTIDAD ÁREA (M 2 ) USAQUÉN 27 4, , ,506 CHAPINERO , , , SANTA FÉ , ,771 SAN CRSITOBAL 70 8, , , , USME 85 12, , , , TUNJUELITO 24 24, , ,411 BOSA , ,733 KENNEDY 60 64, , FONTIBÓN 17 14, ,400 ENGATIVÁ 18 1, ,511 SUBA 33 19, , ,377 BARRIOS UNIDOS TEUSAQUILLO MÁRTIRES ANTONIO NARIÑO PUENTE ARANDA CANDELARIA , ,220 RAFAEL URIBE URIBE 47 23, , ,804 CIUDAD BOLÍVAR , , , , TOTAL , , , ,178, Fuente: Cuerpo oficial de Bomberos Bogotá. (2014). Análisis de riesgo de los incidentes forestales atendidos en Bogotá, D.C

6 Debido a que a las emisiones por incendios forestales no se le ha prestado atención como fuente importante de contaminación atmosférica, no existe una metodología oficial para el cálculo de las mismas, por lo que se procedió a buscar ecuaciones sugeridas por distintas organizaciones ambientales reconocidas en el mundo y escoger mínimo 2 de ellas para su comparación. Contaminantes considerados: Monóxido de Carbono (CO) Compuestos Orgánicos Volátiles Distintos al Metano () Óxidos de Nitrógeno (NOx) Amoniaco (NH 3 ) Óxidos de Azufre (SOx) Éstos fueron seleccionados debido a su importancia e impacto ecológico y por ser los contaminantes en común considerados por las 2 metodologías. La (U.S. Environmental Protection Agency) publicó en 2009 un documento llamado Emissions Factors & AP 42, Compilation of Air Pollutant Emission Factors, que contiene factores de emisión e información para más de 200 categorías de fuentes de contaminación del aire. En el capítulo 13 Miscellaneous Sources de dicho documento, Tema 1 Wildfires and Prescribed Burning se relata la importancia y los datos necesarios para la estimación de contaminantes por incendios forestales, así como la metodología y ecuaciones sugeridas para su cálculo. De dicho documento se recuperó la siguiente fórmula: Ei= Fi * A Ei= Emisiones. Fi= Factor de emission. A= Área quemada. Un factor de emisión es una relación entre la cantidad de contaminante emitido a la atmósfera y una unidad de actividad. (, 1996.) Estos factores son diferentes para cada tipo de sustancia y varían dependiendo del tipo de vegetación de donde provienen. Los valores promedios de estos factores han sido establecidos mediante diferentes técnicas a través de los años y pueden adquirirse en diferentes documentos oficiales. En la Tabla 2 se muestran los valores de referencia que se tomaron en el uso la fórmula anterior. Cabe destacar que el tipo de vegetación tomada para el cálculo de los factores de emisión fue el de Bosque templado, ya que es el ecosistema predominante en Bogotá, Colombia. 5

7 Tabla 2: Emission factors. Pollutant Value Unit 95% confidence interval Reference Lower Upper NOx 190 kg/ha area burned Guidebook (2006) CO 5400 kg/ha area burned Guidebook (2006) 500 kg/ha area burned Guidebook (2006) SOx 38 kg/ha area burned Guidebook (2006) NH 3 43 kg/ha area burned Guidebook (2006) Fuente: European Environment Agency. (2013). Chapter 11.B: Natural Sources, Forest Fires, air pollutant emission inventory guidebook La EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) y la EEA (European Environment Agency) publicó en el 2013 una guía llamada air pollutant emission inventory guidebook 2013, la cual proporciona instrucciones y orientación técnica de expertos para preparar los inventarios nacionales de emisiones atmosféricas. En el capítulo 11 Natural Sources, Tema B Forest Fires se obtuvo la siguiente fórmula: M(C)= Carbono emitido. M(C) = 0.45 x A x B x α x β 0.45 = fracción promedio de carbono del combustible de la madera. A= área quemada en metros cuadrados. B= biomasa total promedio de material de combustible por unidad de área en kg / m 2. α= fracción de encima de la media de la biomasa por encima del suelo, en relación con el promedio total de biomasa B. β = eficiencia de combustión (fracción quemada) de la biomasa por encima del suelo. Los valores tomados para B, α y β fueron tomados de la Tabla 3. Los valores corresponden a la biomasa de Bosque templado (al igual que en la ecuación propuesta por la ). Tabla 3: Biome characteristics for forest-fire emission calculations. Biome B = Biomass (kg/m 2 ) α = Above ground fraction biomass β = Burning efficiency Temperate forest Fuente: European Environment Agency. (2013). Chapter 11.B: Natural Sources, Forest Fires, air pollutant emission inventory guidebook

8 La emisión de un contaminante en particular puede ser obtenida multiplicando la masa de carbono formado por las relaciones de emisión (en g / kg C) en la Tabla 4. Tabla 4: Emission ratios for biomass fires, expressed relative to the carbon emitted as CO2 (based upon recommendations of Andreae, 1991). Species G X/kg emitted as CO2 best guess CO NOx 8 NH SOx 1.6 Fuente: European Environment Agency. (2013). Chapter 11.B: Natural Sources, Forest Fires, air pollutant emission inventory guidebook Al contar con las fórmulas y datos necesarios, se procedió al cálculo. Los resultados se plasmaron en tablas presentadas a continuación. 7

9 Resultados Incendios En la Tabla 5 se puede apreciar los resultados de los cálculos de las emisiones para los 5 tipos de contaminantes por las 2 metodologías anteriormente propuestas. El promedio de emisiones por incendios forestales durante el 2013 en Bogotá, Colombia es presentado en la Tabla 6. Tabla 5: Estimación de emisiones por incendios forestales durante el 2013 en Bogotá, Colombia. EMISIONES POR INCENDIOS 2013 (KG) LOCALIDAD CO CO NOX NOX USAQUÉN CHAPINERO 49, , , , , , SANTA FÉ SAN 26, , , , CRSITOBAL USME 81, , , , , , TUNJUELITO BOSA KENNEDY FONTIBÓN ENGATIVÁ SUBA BARRIOS UNIDOS TEUSAQUILLO MÁRTIRES ANTONIO NARIÑO PUENTE ARANDA CANDELARIA RAFAEL URIBE URIBE CIUDAD 58, , , , , , BOLÍVAR TOTAL 216, , , , , , , , , ,

10 Tabla 6: Promedio de emisiones por incendios forestales durante el 2013 en Bogotá, Colombia. PROMEDIO DE EMISIONES POR INCENDIOS 2013 (KG) CO CO NOX NOX TOTAL 216, , , , , , , , , , PROMEDIO 216, , , , , Quemas A continuación se muestran los datos obtenidos en la estimación de emisiones atmosféricas (Tabla 7), al igual que el promedio de los mismos (Tabla 8). 9

11 Tabla 7: Estimación de emisiones por quemas durante el 2013 en Bogotá, Colombia. EMISIONES DE QUEMAS 2013 (KG) LOCALIDAD CO CO NOX NOX USAQUÉN 2, , CHAPINERO SANTA FÉ SAN CRSITOBAL 4, , USME 6, , TUNJUELITO 13, , , , BOSA 130, , , , , , , , KENNEDY 34, , , , , , FONTIBÓN 7, , ENGATIVÁ SUBA 10, , BARRIOS UNIDOS TEUSAQUILLO MÁRTIRES ANTONIO NARIÑO PUENTE ARANDA CANDELARIA RAFAEL URIBE URIBE 12, , , , CIUDAD BOLÍVAR 75, , , , , , TOTAL 301, , , , , , , , , , Tabla 8: Promedio de emisiones por quemas durante el 2013 en Bogotá, Colombia. PROMEDIO DE EMISIONES POR QUEMAS 2013 (KG) CO CO NOX NOX TOTAL 301, , , , , , , , , , PROMEDIO 301, , , , ,

12 Conatos Se plasmaron los resultados obtenidos en el cálculo de emisiones atmosféricas por conatos en la Tabla 9. Los promedios pueden apreciarse en la Tabla 10. Tabla 9: Estimación de emisiones por conatos durante el 2013 en Bogotá, Colombia. EMISIONES DE CONATOS 2013 (KG) LOCALIDAD CO CO NOX NOX USAQUÉN 20, , , , CHAPINERO 3, , SANTA FÉ 1, , SAN CRSITOBAL 36, , , , , , USME 5, , TUNJUELITO 1, , BOSA KENNEDY FONTIBÓN ENGATIVÁ SUBA 6, , BARRIOS UNIDOS TEUSAQUILLO MÁRTIRES ANTONIO NARIÑO PUENTE ARANDA CANDELARIA 1, , RAFAEL URIBE URIBE 16, , , , CIUDAD BOLÍVAR 26, , , , TOTAL 119, , , , , ,

13 Tabla 10: Promedio de emisiones por conatos durante el 2013 en Bogotá, Colombia. PROMEDIO DE EMISIONES POR CONATOS 2013 (KG) CO CO NOX NOX TOTAL 119, , , , , , PROMEDIO 119, , , Totales Las cantidades promedio de contaminantes emitidos a la atmósfera se aprecian en la Tabla 11. Tabla 11: Promedio de emisiones emitidas a la atmósfera en Bogotá, Colombia en el PROMEDIO DE EMISIONES EN KG INCENDIOS QUEMAS CONATOS TOTAL CO 216, , , , , , , , NOX 7, , , , , , , , , , TOTAL 247, , , ,

14 Conclusiones y recomendaciones El mayor contaminante es el monóxido de carbono (CO), con un promedio de 638, Kg emitidos hacia la atmósfera durante el 2013 por incendios forestales. Los altos niveles de CO tienen un impacto negativo sobre la salud humana, por lo que es fundamental definir las principales fuentes de contaminación del mismo para proponer planes de contingencia y así evitar daños a la población. Con los resultados de los monitoreos realizados en las estaciones disponibles en Bogotá Colombia (que son principalmente destinados para evaluar la contaminación atmosférica de fuentes fijas y móviles), se pueden comparar los datos obtenidos en los días en los que ocurrió algún incendio forestal con los datos promedio, para poder apreciar si hay un incremento significativo y comparar datos estimados por ésta metodología para ver si existe coincidencia. Si los datos coinciden, se podrá definir una metodología formal por la cual se podrán realizar los inventarios de emisiones por incendios forestales. Realizar inventarios de emisiones al aire por fuentes naturales de forma periódica, ya que servirán como un instrumento que ayude a asegurar el cumplimiento de las metas y/o compromisos establecidos respecto a la calidad del aire, principalmente a ayudar a no sobrepasar los niveles de contaminantes establecidos. Añadir los inventarios de emisiones atmosférica por fuentes naturales (como son los incendios forestales) a los inventarios de fuentes móviles y fijas como indicadores de la calidad del aire en la zona de Bogotá, Colombia. Estudios como este sobre el impacto de calidad del aire son de suma importancia por lo siguiente: Suministran información de base científica Resaltan importancia de la estimación de emisiones Elaboran un panorama de afectación que se tiene a la calidad del aire gracias a estos fenómenos Ayudan a identificar las principales fuentes de emisión y sus contaminantes Instrumento para evaluar y diseñar estrategias de mitigación, prevención y/o control de contaminantes en el aire 13

15 Competencias desarrolladas y/o aplicadas Al realizar una investigación destinada el desarrollo de la metodología para la estimación de emisiones por incendios forestales en Bogotá, Colombia, pude desarrollar y/o aplicar las siguientes competencias, las cuales son básicas para la formación de un Ingeniero Ambiental íntegro: Conocimiento de la cultura de otros países. Apertura y adaptación a nuevas situaciones. Apreciación de la diversidad y multiculturalidad. Conocimientos generales básicos. Conocimientos básicos de la carrera. Toma de decisiones. Capacidad de jerarquizar y planificar la información. Habilidades básicas de manejo de la computadora. Habilidad para trabajar en forma autónoma. Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organizar y planificar. Solución de problemas. Habilidades de gestión de información (habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas). Capacidad de análisis, síntesis y abstracción. Capacidad de comunicación oral y escrita. Habilidad en el uso de tecnologías de información y comunicación. Capacidad para identificar, plantear y resolver problemas. Capacidad para gestionar y formular proyectos. Habilidades de investigación. Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica. Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad). Capacidad de adaptarse a nuevas situaciones. Capacidad de aprender. Analizar el desarrollo de su disciplina en el ámbito local y nacional, con fundamento en la investigación científica. Aplicar herramientas metodológicas de investigación para elaborar escritos académicos de calidad que incidan en su formación profesional. Aplicar herramientas formales de comunicación oral y escrita en la investigación documental. 14

16 Analizar, identificar y aplicar métodos estadísticos útiles en la investigación, que permitan abordar fenómenos tecnológicos y ambientales así como facilitar la estimación e interpretación lo cual permitirá dar solución eficaz a problemas relacionados con la Ingeniería Ambiental. Participar en equipos multidisciplinarios en la organización, planificación, elaboración o ejecución de proyectos con la perspectiva de sustentabilidad. Generar y manejar ideas y pensamientos enfocados a la valoración de contingencias e impactos en los ejes del desarrollo sustentable. Proporcionar los fundamentos necesarios para el manejo estadístico de los datos experimentales que le permitan resolver problemas ambientales de manera analítica y critica. Conocer y aplicar los conceptos y fundamentos teóricos-prácticos de las ciencias de la ingeniería, meteorología y química del aire y relacionar estos para proponer tecnologías, métodos y técnicas para el muestreo, preservación, análisis y tratamiento de contaminantes con un enfoque de cultura responsable de la calidad del aire y salud pública, así como en la prevención, control, y tratamiento de contaminantes atmosféricos desde fuentes fijas y móviles. Realizar evaluación de impacto ambiental, aplicando los diferentes métodos existentes de cuantificación y trámites necesarios hasta su autorización, con un enfoque de desarrollo sustentable. 15

17 Referencias 1. Cuerpo oficial de Bomberos Bogotá. (2014). Análisis de riesgo de los incidentes forestales atendidos en Bogotá, D.C Recuperado en Julio del 2014 en: 4ae0-bd50-e3cb752b8bc3&groupId= European Environment Agency. (2013). Chapter 11.B: Natural Sources, Forest Fires, air pollutant emission inventory guidebook Recuperado en Julio del 2014 en: 3. Gobierno del Distrito Federal, México. (2004). Estrategia local de acción climática del Distrito Federal. Recuperado en Julio del 2014 en: 4. Manso Jiménez, R.W. EMISIONES DE GASES Y PARTÍCULAS PRODUCTO DE LOS INCENDIOS FORESTALES EN CUBA ENTRE 1989 Y Recuperado en Julio del 2014 en: 5. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial de Colombia. Manual de Inventario de Fuentes Naturales. Recuperado en Julio del 2014 en: 6. U.S. Environmental Protection Agency. (2009). Chapter 13: Miscellaneous Sources, AP 42, Volume I, Fifth Edition. Recuperado en Julio del 2014 en: 16