Contaminación del aire en la Región Tula-Tepeji, Hidalgo. Dr. Carlos A. Lucho Constantino Universidad Politécnica de Pachuca

Transcripción

1 Contaminación del aire en la Región Tula-Tepeji, Hidalgo Dr. Carlos A. Lucho Constantino Universidad Politécnica de Pachuca

2 Contenido Antecedentes Inventario de Emisiones del 02 Diagnóstico de la calidad del aire de la Región Tula-Tepeji Evaluación de la composición elemental en PM10 en el municipio de Tlaxcoapan

3 Región Tula-Tepeji

4 Región de Estudio Distribución de las emisiones industriales por municipio en la Región Tula-Tepeji [455,000 Toneladas/año] Fuente: Inventario de emisiones del 02. SEMARNAT y COEDE, 06.

5 Redes de Monitoreo: Región TulaTepeji O3, SO2 NO2 CO Datos COEDE 04-0 PST, PM10 Datos COEDE 07-0 PM10 METALES Datos UPP

6 Fuentes de Área, 1.40% Fuentes Naturales, 0.60% Principales Fuentes de Emisión Fuentes Móviles, 15% Industria del Petróleo y Petroquímica Generación de Energía Eléctrica Industria del Cemento y la Cal Fuentes Puntuales, 3% Contribución Porcentual por Fuente HC NOx 11 CO SO2 97 PM10 0% 10% % Fuentes Puntuales Fuente: Inventario de emisiones del 02 (SEMARNAT y COEDE, 06) 30% 40% 50% Fuentes Móviles 12 60% 70% Fuentes de Área 0% 90% 100% Fuentes Naturales

7 Contenido Antecedentes Inventario de Emisiones del 02 Diagnóstico de la calidad del aire de la Región Tula-Tepeji Evaluación de la composición elemental en PM10 en el municipio de Tlaxcoapan

8 Redes de Monitoreo: Región Tula-Tepeji Datos COEDE O3 SO2 NO2 CO Datos COEDE PST, PM

9 Red Fija Ubicación: Oficinas Regionales del COEDE en Tula de Allende, Hgo. Datos de abril a diciembre de 06 y de enero a agosto de 07, por cada minuto. Contaminante: O3,NO2, SO2, CO. Primeros resultados: abr-dic 06 Max. Prom. O3 NO2 SO ppm CO ene-agost 07 Max. Prom. O3 NO2 SO ppm Ubicación: Hospital Regional Tula-Tepeji Datos del 11 de julio de 07 al 21 de agosto de 07, cada 30 minutos. Contaminante: O3, SO2, CO. CO

10 Red Manual: PST y PM10 (Alto volumen)

11 Comportamiento de contaminantes criterio (O3, NO2, SO2, PM10)

12 OZONO, O Media 25%-75% Min-Max Atípicos 0.44 Media 25%-75% Min-Max Atípicos 0.44 NOM = 0.11 ppm Ozono, ppm Junio-Diciembre de Enero-Agosto de 07 SERIES DE TIEMPO DEL PROMEDIO MENSUAL DE LAS CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS DE O3, 06-07

13 OZONO, O3 100% 90% 0% 70% OZONO 60% IMECA >0 Total 50% 40% 30% % 10% O G A L JU N JU Y A M R B A R A M FEB EN IC D V O N CT O SEP O G A L JU N JU 0% JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO >0 PORCENTAJE MENSUAL EN QUE LOS VALORES MÁXIMOS DIARIOS DE O3 EXCEDEN LOS LÍMITES IMECA 100 A >0, DURANTE NÚMERO DE DÍAS POR MES EN QUE LOS VALORES MÁXIMOS DIARIOS DE O3 EXCEDEN LOS LÍMITES IMECA 100 A >0, DURANTE 06-07

14 DIÓXIDO DE NITRÓGENO, NO Media 25%-75% Min-Max Atípicos Media %-75% Min-Max Atípicos NOM = 0.21 ppm 2, ppm NO Junio-Diciembre de 06 Enero-Agosto de 07 SERIES DE TIEMPO DEL PROMEDIO MENSUAL DE LAS CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS DE NO2, 06-07

15 DIÓXIDO DE NITRÓGENO, NO2 100% 90% 0% 70% DIÓXIDO DE NITRÓGENO 60% IMECA >0 Total 50% 40% 30% % 10% 0% JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO >0 PORCENTAJE MENSUAL EN QUE LOS VALORES MÁXIMOS DIARIOS DE NO2 EXCEDEN LOS LÍMITES IMECA 100 A >0, DURANTE NÚMERO DE DÍAS POR MES EN QUE LOS VALORES MÁXIMOS DIARIOS DE NO2 EXCEDEN LOS LÍMITES IMECA 100 A >0, DURANTE

16 DIÓXIDO DE AZUFRE, SO Media %-75% Min-Max Atípicos 0.39 NOM = 0.13 ppm 2, SO ppm Junio-Diciembre de Enero-Agosto de 07 SERIES DE TIEMPO DEL PROMEDIO MENSUAL DE LAS CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS DE SO2, 06-07

17 DIÓXIDO DE AZUFRE, SO2 100% 90% 0% 70% DIÓXIDO DE AZUFRE 60% IMECA JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO >0 Total % 40% 30% % 10% AGO L JU N JU AY M ABR AR M FEB EN DIC V O N CT O SEP AGO L JU N JU 0% >0 PORCENTAJE MENSUAL EN QUE LOS VALORES MÁXIMOS DIARIOS DE SO2 EXCEDEN LOS LÍMITES IMECA 100 A >0, DURANTE NÚMERO DE DÍAS POR MES EN QUE LOS VALORES MÁXIMOS DIARIOS DE SO2 EXCEDEN LOS LÍMITES IMECA 100 A >0, DURANTE 06-07

18 PARTÍCULAS SUSPENDIDAS TOTALES, PST Promedio Mensual de PST en la Región Tula-Tepeji, 05. Promedio Mensual de PST en la Región Tula-Tepeji, Tula UTTT Tlaxcoapan Tepeji Atitalaquia Atotonilco ].3 ] Tula Tlaxcoapan Tepeji Atitalaquia Atotonilco NOM=260µ g/m NOM=260µ g/m3 Concentración PST [µg/m Concentración PST [µg/m Meses Meses

19 TENDENCIA HISTORICA DE PARTÍCULAS SUSPENDIDAS TOTALES, PST Promedio Mensual de PST en la Región Tula-Tepeji, ].3 3. Prom µg/m Tula Tlaxcoapan Tepeji Atitalaquia Atotonilco NOM anual = 75 µg/m3 Anual.PST, NOM=260µ g/m Concentración PST [µg/m ATITALAQUIA ATOTONILCOTLAXCOAPAN Meses TEPEJI TULA UTTT

20 PARTÍCULAS PM10 Promedio Mensual de PM 10 en la Región Tula-Tepeji, 04. Promedio Mensual de PM en la Región Tula-Tepeji, Tula UTTT Tlaxcoapan Pachuca Tula Tlaxcoapan Pachuca 300 ].3 ].3 NOM=1µ g/m [µg/m 10 [µg/m NOM=1µ g/m Meses Concentración PM Concentración PM Meses

21 TENDENCIA HISTORICA DE PARTÍCULAS PM10 Promedio Mensual de PM 10 en la Región Tula-Tepeji, NOM anual PM10 = 50 µg/m3 50 Tula Tlaxcoapan Pachuca ] [µg/m NOM=1µ g/m3 1 TLAXCOAPAN Meses PACHUCA TULA UTTT Concentración PM g/3 ediaual,m Conc.Prm 10

22 Conclusiones

23 Respecto al 0Z0NO, en el periodo de junio a diciembre de 06, se rebasó la norma en 53 días, días de ellos 9 días presentaron (>0 IMECAS), TENIENDO UNA CALIDAD DEL AIRE EXTREMADAMENTE MALA. MALA Para el periodo de enero a agosto de 07, 35 días estuvieron fuera de norma con valores IMECA > 100, con dos días en el mes de abril ( >0) y UNA CALIDAD EL AIRE EXTREMADAMENTE MALA. MALA

24 En relación al NO2, la mayoría de los días, tanto del primero como del segundo periodo, los niveles de NO2 registraron valores en los IMECA <50, solo 16 días se tuvieron IMECAS entre , pero aún DENTRO DE LA NORMATIVIDAD.

25 Respecto al SO2, en 06 la mayoría de los días estuvieron por debajo de 50 IMECA, IMECA solo 21 días tuvieron valores entre 50 y 100 IMECAS, y un solo día en el mes de junio rebasó la norma con un valor IMECA de 101 a 150, calificando la calidad del aire en ese día como mala; en 07 todos los días del periodo se tuvieron IMECAS <

26 Respecto a las PST, los municipios con concentraciones por arriba de la norma, es decir mayores de 260 µg/m3 son Atitalaquia y Atotonilco de Tula, Tula principalmente, en el año 04 y 05.

27 Las concentraciones de PM10, en Tula, Tlaxcoapan, UTTT y Pachuca (en 04) y tres sitios monitoreados en 05 (Tula, Tlaxcoapan, Pachuca) se encuentran por debajo de los 0 µg/m3 para cada uno de los meses estudiados, excepto el mes de noviembre de 04, los sitios de Tula de Allende, UTTT y Tlaxcoapan registraron concentraciones >1 µg/m3 (139, 126 y 160 µg/m3, respectivamente).

28 Contenido Antecedentes Inventario de Emisiones del 02 Diagnóstico de la calidad del aire de la Región Tula-Tepeji Evaluación de la composición elemental en PM10 en el municipio de Tlaxcoapan

29 Objetivo General Evaluar la concentración atmosférica de PM10 y elementos en el municipio de Tlaxcoapan, Hidalgo, con la finalidad de identificar las posibles fuentes de emisión de estos contaminantes.

30 Desarrollo y ejecución de la investigación Época de lluvia Selección del sitio Época de PM10 se determinó por métodos gravimétricos Análisis de elementos en PM10 (Si, S, Cl, K, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Sr, Hg y Pb) Técnica del PIXE Análisis estadístico de los elementos asociados a PM10: estadística descriptiva y análisis de componentes principales (Rotación Varimax) estiaje Estudios particulares a las muestras obtenidas Muestreo de PM10

31 Materiales y métodos Análisis mediante el método del PIXE Los e- de las capas internas son expulsados. Las vacancias son ocupadas por otros electrones

32 RESULTADOS

33 0 12/12/07 05/12/07 2/11/07 21/11/07 14/11/07 07/11/07 31/10/07 24/10/07 17/10/07 10/10/07 03/10/07 26/09/07 19/09/ /09/ /09/07 29/0/07 22/0/07 15/0/07 0/0/07 01/0/07 25/07/07 1/07/07 11/07/07 04/07/07 27/06/07 3 Concentración (μg/m ) Partículas PM10 Variación espacial y temporal NOM PM10 = 1 µg m Dia FIGURA 1. SERIE DE TIEMPO DE LAS PARTÍCULAS PM10 DURANTE EL PERIODO JUNIO A DICIEMBRE, 07

34 70 60 (μg/m 3) 40 Concentración PM NOM anual PM10 = 50 µg/m Junio Julio Época de lluvia Agosto Septiem bre Mes Octubre Noviem bre Diciem bre Época de estiaje FIGURA 2. SERIE DE TIEMPO DEL PROMEDIO MENSUAL CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS DE PM10 DURANTE 07 DE LAS

35 ) NOM anual PM10 = 1 µg m Concentración PM Junio Julio Época de lluvia Agosto Septiembre Mes Octubre Noviembre Diciembre Época de estiaje FIGURA 3. TENDENCIA HISTÓRICA DE SERIES DE TIEMPO DEL PROMEDIO MENSUAL DE LAS PM10 EN LA REGIÓN DE TULA - TEPEJI durante el periodo de 04-07

36 TABLA 1. CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS (ng m-3) EN TLAXCOAPAN (n=21) PARA LA FRACCIÓN GRUESA (PM10). Época de lluvia (junio a agosto de 07) Elemento Si S Cl K Ca Ti V Cr Mn Fe Ni Cu Zn Sr Hg Pb -3 Filtros Media Mínimo Máximo Q1 Q3 σ Q1= 25o percentil Q3= 75o percentil σ= Desviación estándar ng m

37 TABLA 2. CONCENTRACIONES ATMOSFÉRICAS (ng m-3) EN TLAXCOAPAN (n=21) PARA LA FRACCIÓN GRUESA (PM10). Época de estiaje(septiembre a diciembre de 07) Elemento Si S Cl K Ca Ti V Cr ng m Filtros Media Mínimo Máximo Q1 Q3 σ Mn Fe Ni Cu Zn Sr Hg Pb Q1= 25o percentil Q3= 75o percentil σ= Desviación estándar

38 TABLA 3. PROMEDIO DE LA MASA Y CONCENTRACIONES DE ELEMENTOS EN LA FRACCIÓN GRUESO DE TLAXCOAPAN, HIDALGO Y EL NORTE DE LA CIUDAD DE MÉXICO 41 Norte de la Ciudad de a Mˇxico 21 43(25) 42(4) Si (ng m ) 9626 (1000) 319 (59) S 2540 (242) 176 (65) nr Cl 1179 (162) 131 (62) nr K 56 (139) 106 (29) nr Ca 5029 (609) 560 (100) nr Ti 294 (65) 26 (3) V 162 (41) 3,4 (0,4) Elemento Tlaxcoapan Filtros -3 PM10 ( g m ) -3 Cr 105 (21) 6,5 (0,7) Mn 12 (2) 13 (4) Fe 4 (116) 266 (34) Ni 15 (6) 1,6 (0,4) Cu 16 () 6,6 (1,9) Zn (5) 21 () 45 (12) Pb (16) 21 (6) 14 (5) Est ndar primario / organismo regulador -3 gm g m Anual/ USEPA g m Diario/ USEPA nr nr ng m Anual/ WHO (Machado et al., 07) nr nr nr ng m Anual/ USEPA -3 ng m Anual /Com. Europea (1999/30/CE) nr nr 1500 ng m Diario / USEPA Miranda et al., 04. Los valores de la desviación estándar están en el paréntesis a -3

39 TABLA 4. ANÁLISIS FACTORIAL (ROTACIÓN VARIMAX) DE LA CONCENTRACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LA FRACCIÓN GRUESA (PM10) EN EL ÁREA RURAL DE TLAXCOAPAN, HIDALGO. Parámetro Factor 1 Factor 2 Factor 3 Factor 4 Factor 5 Factor 6 Factor 7 Autovalores iniciales % varianza % Varianza acumulada Autovalores iniciales Si S Cl K Ca Ti V Cr Mn Fe Ni Cu Zn Pb

40 TABLA 5. IDENTIFICACIÓN DE FUENTES EMPLEANDO ANÁLISIS DE COMPONENTES PRINCIPALES (ACP) Parámetro F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 % varianza % Varianza acumulada TLAXCOAPAN Industria (Fundición metálica o Incineración) Si, Ti, V, Cr, Pb, Zn, Industria de la construcción y del cemento S, Ca, Fe, Industria /Incineración Zn, Pb, Cu, Cr Combustión de petróleo, Termoeléctrica* Cl, V Motores de vehículos S, Fe, Zn, Pb Termoeléctrica * K, Ni, Cu, Pb Industria S, Cr Industria del Cemento y la construcción, polvo del suelo S, Ca, Fe Si, Mn, Ni

41 CONCLUSIONES La concentración promedio anual de PM10 en el municipio de Tlaxcoapan, Hidalgo, durante el periodo junio-diciembre de 07, se mantuvo por debajo del límite máximo permisible de la NOM-025-SSA Se identificaron 16 elementos (Si, S, Cl, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Sr, Hg, Pb) asociados a las PM10 empleando la técnica nuclear de emisión de Rayos X inducida por partículas (PIXE). El Si>Ca>S fueron los elementos que presentaron las concentraciones más altas en la fracción gruesa en ambas épocas de monitoreo (lluvia y estiaje). Estos elementos se encuentran asociados principalmente con fuentes de emisión de la industria de la construcción y del cemento.

42 CONCLUSIONES El análisis factorial (rotación Varimax) de la concentración de los elementos presentes en el material partículado (PM10), permitió identificar 7 factores asociados con las fuentes de emisión de estos contaminantes: Industria de la fundición metálica y/o incineración Industria de la construcción y cemento, Combustión de petróleo, generación de energía, motores de vehículos, industria en general, polvo del suelo.

43 Agradecimiento a las siguientes personas e Instituciones Dra. Rosa Icela Beltrán Hernández I. en Biot. Georgina Martínez Reséndiz Arturo Ramírez Reyes-Estudiante de Lic. Dra. Andrea de Vizcaya Ruíz Dra. Luz María del Razo Jiménez Dra. Corina Solis Rosales MC. Valter Barrera Proyecto financiado por PROMEPUPPACH-019, 06