INFRAESTRUCTURA PARA LA MEDICION DE CALIDAD DEL AIRE EN LA CIUDAD DE MEXICO JOSE LUIS PEDROZA SERRANO DIRECCION GENERAL DE PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL GOBIERNO DEL D.F. JALAPA No, 15 2- PISO COL. ROMA NORTE C.P. 06700 México, D.F. Teléfono: 5511-1445 fax 5511-1460 Jlpedroz @spin.com.mx RESUMEN La RAMA fue proyectada en tres etapas: integración, ampliación-reforzamiento y consolidación. La integración se inicia a partir de 1984 con 25 estaciones interconectadas telemétricamente a un centro de operaciones. En el año de 1991 se procedió con la etapa de ampliación y reforzamiento debido al crecimiento de la mancha urbana y a la necesidad de un mejor conocimiento de las características de la calidad del aire, a través de una mayor cobertura territorial analítica. Para lograr lo anterior se instalaron 7 adicionales, alcanzándose la cantidad de 32 estaciones de monitoreo y enfatizando, con esta ampliación, la cobertura del área del Estado de México conurbada del Distrito Federal. Paralelamente, el criterio de la calidad del aire para zonas urbano-industriales, que al inicio estableció como trazadores del problema al mónoxido de carbono y bióxido de azufre, se modificó para dar paso a un sistema más específico de evaluación y seguimiento del fenómeno de interacción y formación de contaminantes secundarios, como el ozono. De igual manera, partiendo del hecho de que la tecnología actual permite la medición continua de material particulado en su fracción respirable, se integraron analizadores continuos de PM-10, los cuales se validaron hasta garantizar una información confiable. Así mismo, se está procediendo con los sensores de radiación ultravioleta y los equipos DOAS para medición en trayectoria de hidrocarburos tóxicos y reactivos. Actualmente, se puede afirmar que el número de estaciones que integran la RAMA es aceptable si se compara con otras ciudades que tienen una gran extensión territorial, por ejemplo, la Ciudad de Tokio, Japón, cuya red se integra con 30 estaciones; Amsterdam, Holanda, con 10 estaciones; Los Angeles, California con 35 estaciones; Houston, Texas con 8 estaciones y Sao Paulo, Brasil con 25 estaciones. La tercera etapa de reforzamiento se empezó a desarrollar a partir de 1993 y actualmente se pretende extender el monitoreo a sitios cuya problemática atmosférica así lo requiera; También, se pretende la introducción de tecnologías más selectivas para la medición de compuestos orgánicos volátiles, y parámetros meteorológicos en altura. INTRODUCCION El hecho que el Area Metropolitana de la Ciudad de México comprenda entidades con distinta estructura administrativa ( el Distrito Federal y el Estado de México), implica que diferentes modos de operación y ejecución de planes y programas entran en relación, incluso, entre diferentes niveles de gobierno. Se trata de aspectos de operación en ocasiones complicados
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como su estructura administrativa en la operación de programas de tráfico vehicular, industriales, introducción de nuevas tecnologías y planes gubernamentales que genera un marco de atribuciones legales y políticas autónomas y no del todo complementarias. Esta es una de las razones que ha impedido elaborar y poner en práctica planes integrales para toda la ZMCM en algunos rubros que implican una participación común, aunque cabe mencionar que en otros ya se han conformado organismos rectores y ejecutivos únicos, constituidos por niveles federal, estatal y municipal para la coordinación y ejecución de programas implementados. Dentro del marco del Programa Nacional de Desarrollo ( 1984-1988), se formularon acciones que incluyeron propuestas anteriores y otras nuevas con respecto al control y prevención de la contaminación, así, cabe mencionar los siguientes: El Programa de Desarrollo de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México y Región Centro (SPP), 1984; El programa de Reordenación Urbana y protección Ecológica del Departamento del Distrito Federal (DDF), 1985; Las Medidas contra la Contaminación en la ZMCM. Decreto Presidencial del 14 de febrero de 1986; las 100 Acciones Necesarias, de 1987; y El Convenio General de Concertación DDF- Grupos Ecologistas, en 1987. Los dos primeros tuvieron un carácter meramente normativo, el resto, por el contrario, fueron concertados entre los distintos niveles de gobierno, las dependencias públicas involucradas, el sector privado y el social. Los objetivos y medidas propuestas por cada uno de ellos sólo se cumplieron parcialmente debido a la insuficiencia de recursos ya que no se canalizó adecuadamente la participación ciudadana para su solución, entre otras razones. Sin embargo, con base en la exigencia de los diferentes sectores de la sociedad que conforma la ZMCM, obliga a que las autoridades ambientales del Gobierno Federal y Estatal, crearan un nuevo instrumento de gestión práctico y ágil, a partir del desarrollo de un nuevo marco conceptual para abatir el problema de la contaminación atmosférica con un enfoque sistemático e integrador, dando origen el 11 de marzo de 1996 al "Programa para Mejorar la Calidad del Aire en el Valle de México 1995-2000", el cual establece estrategias y metas a cumplir en los rubros de: I. Industria limpia II. Vehículos limpios III. Transporte eficiente y nuevo orden urbano IV. Regulación Ecológica. Las medidas planteadas en cada uno de ellos, se seleccionaron bajo el concepto "costo -efectividad" para lograr reducir los niveles de contaminación por día y el número de contingencias atmosféricas por año. Todo ello, en beneficio a la Protección de la salud de la población; situación que es evaluada por la RAMA. El sistema de Monitoreo Atmosférico de la ZMCM, fue diseñado y se opera con base en criterio de vigilancia del comportamiento de los contaminantes atmosféricos, lo cual permite calificar la calidad del aire por parcelas específicas. Para lograr este objetivo el sistema se integra por 3 subsistemas que son: La red Automatica, red manual y la red meteorológica. METODOLOGIA La Red Automática de Monitoreo Atmosférico (R.A.M.A) esta integrada por 32 estaciones de monitoreo, asignadas tanto en el Distrito Federal (21) como en el Estado de México (11). Se encuentran distribuidas estratégicamente en la mancha urbana. (mapa 1). Y cada uno de los sitios de monitoreo cuenta con el equipamiento necesario para efectuar las mediciones de los contaminantes derivados de la actividad y uso del suelo típicos del entorno de cada estación.
MAPA 1 Los equipos de medición son analizadores de gases como ozono, óxidos de nitrógeno, incluidos el monóxido y bióxido de nitrógeno, bióxido de azufre, monóxido de carbono, hidrocarburos totales y analizadores de partículas tales como partículas suspendidas totales (pst) y partículas suspendidas fracción respirable ( PM-10 ). Cada uno de los instrumentos de medición en cada una de las estaciones mide las concentraciones de contaminantes y partículas específicas, dicha información es recopilada por una computadora que envía la información vía módem al Centro de Control de manera continua y constante, por lo que la comunicación entre el Centro de Control y el resto de la red se mantiene prácticamente ininterrumpida. (mapa 2). Esta red opera continuamente durante las 24 horas del día, todos los días del año, por lo que la generación de datos del estado de la calidad del aire y del comportamiento atmosférico es permanente y en tiempo real. Esto muestra la confiabilidad en la obtención de los datos y la posibilidad de obtener información sobre lo que sucede con los contaminantes; de ser necesario, cada minuto. Por esta razón y por la configuración misma de la red, es posible mantener una vigilancia constante del comportamiento especial y temporal de los contaminantes gaseosos más comunes y significativos en la cuenca atmosférica urbana, estando así en la posibilidad de diseñar, establecer, ejecutar y evaluar medidas de control y abatimiento o en su caso poner en marcha los planes y programas de prevención de episodios ambientales.
A fin de reforzar ese hecho, se inició desde 1998, la configuración de estaciones con monitores automáticos de PM-2.5, Hidrocarburos totales, Hidrocarburos tóxicos y reactivos, lluvia ácida y meteorología. Para el caso de partículas suspendidas, las estaciones Santa Ursula y Azcapotzalco, cuentan con cabezales PM-10-2.5. En hidrocarburos totales, se instalaron en Enep-Acatlán, San Agustín, Santa Ursula, UAM- Iztapalapa y laboratorio de Calibración. Con la adquisición de 10 muestreadores automáticos se logra captar en diferentes zonas de la Ciudad de México muestras de lluvia ácida, ubicados dentro de las instalaciones de la Red Manual. También, se complementó la red meteorológica con un radar Acústico y Ecosonda, incuyendo 20 sensores para la medición de Radiación solar Ultravioleta UV-A y UV-B. De acuerdo a los vientos dominantes de la ZMCM (NE-SO), se instalaran equipos para la medición de trayectoria con rayo de Xenón para hidrocarburos tóxicos y reactivos, con el fin de relacionarlos con los óxidos de nítrogeno y radiación, en la evolución de ozono. Finalmente, si existen recursos, se integrarán a la RAMA, 5 nuevas estaciones: Chalco, Acolman, ESIA, Camarones y Tecnológico de Monterrey. La tabla muestra los principios de operación y los parámetros medidos por la Red Automática. MAPA 2 CONTAMINANTE PRINCIPIO DE OPERACIÓN Ozono Fotometría en el rango de ultravioleta Oxidos de nitrógeno (NO, NO2, NOX) Quimiluminiscencia Bióxido de azufre Fluorescencia pulsante Monóxido de carbono Espectroscopía no dispersiva por correlacón.
Hidrocarburos totales Partículas suspendidas fracción respirable Hidrocarburos orgánicos. Radiación Solar Ultravioleta Lluvia Acida Ionización de flama Atenuación de radiación beta. Gravimétrico con péndulo oscilante Espectrometría de Absorción Optica Diferencial. Sensor UV-A Y UV-B Monitor Automático Depósito Húmedo y seco. RED MANUAL DE MONITOREO ATMOSFERICO La Red Manual de Monitoreo Atmosférico proporciona el complemento a la información de la Red Automática en virtud de que su principal objetivo es el monitoreo de partículas suspendidas en el aire y los elementos contenidos en ellas. Asimismo es una auxiliar valioso en el seguimiento de programas de prevención y control de la contaminación. Estas redes contemplan en su diseño los criterios internacionales de la OMS-OMM-EPA, tanto para el número y ubicación de las estaciones, como para muestreo cada seis días por 24 horas en verano y cada tres días en invierno, cuando se requiere. Actualmente cuenta con 23 estaciones con analizadores de partículas suspendidas totales (PST), PM-10, y de los filtros de muestreo se obtienen metales pesados como: (plomo, cobre, hierro, cadmio y níquel), nitrato y sulfatos. (mapa 3). MAPA 3 Además con esta red es posible realizar muestreos programados de otros contaminantes atmosféricos para los que no existe una tecnología de muestreo continuo, por ejemplo el análisis de depósitos húmedos y secos en las campañas de monitoreo de lluvia ácida. La tabla muestra los principios de operación y parámetros medidos por la Red Manual.
CONTAMINANTE Partículas suspendidas totales Partículas suspendidas fracción respirable Sulfatos Nitratos Metales: plomo, cadmio, cobre, zinc y níquel PRINCIPIO DE OPERACIÓN Muestreador de alto volumen Muestreador pm-10 Alto volumen Alto volumen Espectrofometría de absorción atómica RED METEOROLOGICA DE MONITOREO ATMOSFERICO La Red Meteorológica tiene como objetivo proporcionar información para evaluar la calidad del aire y su posible evolución en condiciones atmosféricas normales y extraordinarias, esta información es determinante en la elaboración del pronóstico de la calidad del aire, cuyo fin es analizar la estabilidad o el desplazamiento de los contaminantes en tiempos de una hora, 24 horas o 48 horas de atención. La Red Meteorológica tiene como objetivo proporcionar información para evaluar la calidad del aire y su posible evolución en condiciones atmosféricas normales y extraordinarias, esta información es determinante en la elaboración del pronóstico de la calidad del aire, cuyo fin es analizar la estabilidad o el desplazamiento de los contaminantes en tiempos de una hora, 24 horas o 48 horas de atención. Esta red está formada por diez estaciones con sensores de velocidad y dirección del viento, medidores de humedad relativa y temperatura, los cuales se interconectan telemétricamente al Sistema Central de Control, enviando la información en tiempo real. ( mapa 4). MAPA 4 Este subsistema se complementa con una unidad de medición de vientos de altura, que consiste en una Ecosonda y Radar Acústico, con los cuales se obtiene información de altura y características de
la capa de mezcla de la atmósfera. Esta información se complementa con el estudio sinóptico que proporciona el Servicio Meteorológico Nacional. La tabla muestra los principios de operación y los parámetros medidos por la Red Meteorológica. PARAMETRO Velocidad del viento Dirección del viento Temperatura Humedad relativa Temperatura de capa de mezclado Tabla 1 PRINCIPIO DE OPERACIÓN Veleta convencional y Ultrasónico Anemómetro convencional y Ultrasónico Sensor tipo capacitor de película delgada de termistor Sensor tipo capacitor de película delgada de polímero Radar acústico EQUIPO DE APOYO AL SISTEMA DE MONITOREO ATMOSFERICO Paralelo al funcionamiento de la Red de Monitoreo, se cuenta con equipo de monitoreo complementario que realiza diversas funciones de apoyo, estas son 2 unidades móviles de Monitoreo Atmosférico.. Las unidades móviles están provistas con los analizadores y el laboratorio de calibración y transferencia de estándares, de los tres subsistemas de la red para medir, de manera independiente y autónoma, los niveles de contaminación atmosférica. El laboratorio de calibración, tiene como función como referencia a operar la red en su conjunto; mientras que las unidades móviles se utilizan en estudios especiales o en sitios para evaluar un evento determinado; o bien, en zonas para determinar un nuevo sitio de monitoreo. INDICE METROPOLITANO DE LA CALIDAD DEL AIRE Toda la información que se recibe del Sistema de Monitoreo Atmosférico se comunica cada hora a la población a través de los reportes del Indice Metropolitano de la Calidad del Aire (IMECA). Un índice de calidad del aire, se define como la transformación de los datos de concentración de los contaminantes a un valor simple y representativo de la calidad del aire en una región determinada. EL IMECA consta de un algoritmo de cálculo para la obtención de los subíndices correspondientes a diferentes indicadores de la calidad del aire, este algoritmo involucra la utilización de funciones segmentadas basadas en dos puntos de quiebre principales, los cuales se obtuvieron a partir de los criterios mexicanos de calidad del aire que especifican las concentraciones para las cuales existen evidencias de provocar daños significativos a la salud, al primer subíndice se le asigna el valor de 100 y al segundo el valor de 500; entre dos puntos se definieron tres más, los cuales tienen por objeto clasificar el intervalo en diferentes términos descriptivos de la calidad del aire. La función principal del IMECA es mantener informada a la población sobre la calidad de aire en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México, así como observar el comportamiento de los distintos contaminantes y comparar la calidad del aire entre las diferentes zonas. Para el efecto, la Zona Metropolitana de la Ciudad de México se dividió en cinco zonas en las cuales se reportan los índices de contaminación, para el caso de los contaminantes ozono (O3) y bióxido de nitrógeno (NO2), el índice reportado corresponde al máximo valor horario en cada una de las cinco zonas,
para el caso de monóxido de carbono (CO) el índice reportado corresponde al máximo de promedio móvil de 8 horas; para el bióxido de azufre (SO2) y partículas menores a 10 micrómetros (PM-10) el reportado corresponde al máximo del promedio móvil de 24 horas; y para partículas suspendidas totales (PST) el índice reportado corresponde al promedio de 24 horas por estación, realizando un muestreo cada 6 días. En todos los casos las normas de calidad del aire, corresponden al IMECA100. Cabe agregar que los niveles del IMECA están asociados a las diferentes etapas de aplicación del Programa de Contingencias Ambientales, cuyo objetivo es prevenir y mitigar los posibles efectos de un evento de contaminación atmosférica sobre la Salud de la población. Entorno a esta premisa, la Secretaría de Salud, a través del Secretario Técnico de la Comisión Ambiental Metropolitana, determinó nuevos criterios para la aplicación y suspensión de las fases 1 y 2 del Programa de contingencias Ambientales Atmosféricas, de acuerdo a lo siguiente: FASE 1 OZONO SE APLICA A NIVELES MAYORES A 240 PUNTOS IMECA. SE SUSPENDE A NIVELES MENORES A 180 PUNTOS IMECA. PARTICULAS SUSPENDIDAS PM-10 OZONO Y PM-10 SE APLICA A NIVELES MAYORES A 175 PUNTOS IMECA SE SUSPENDE A NIVELES MENORES A 150 PUNTOS IMECA. SE APLICA CUANDO SE ENLACEN DE MANERA SIMULTANEA NIVELES MAYORES A 225 PUNTOS IMECA DE OZONO Y 125 PUNTOS IMECA DE PM-10. SE SUSPENDE CUANDO LOS NIVELES DE OZONO SEAN MENORES A 180 PUNTOS. FASE II OZONO ó PM-10 SE APLICA A NIVELES MAYORES A 300 PUNTOS IMECA. SE SUSPENDE A NIVELES MENORES A 180 PUNTOS IMECA. EN AMBAS FASES SE APLICAN MEDIDAS RESTRICTIVAS EN: VEHÍCULOS, INDUSTRIA, ESCUELAS, GASOLINERÍAS, DISTRI- BUCIÓN DE GAS L.P; MANTENIMIENTO URBANO, VIGILANCIA, SALUD Y COMUNICACIÓN.
RESULTADOS Aprovechando los reportes históricos de los contaminantes medidos por la RAMA, mostraremos en las siguientes gráficas, su tendencia desde 1986 a 1999. Es notorio como a partir de 1991, año en que se establecieron una serie de medidas normativas tanto, en nueva tecnología véhicular y control industrial como en combustibles, las concentraciones de mónoxido de carbono, plomo y bióxido de azufre fueron gradualmente descendiendo a valores dentro de la norma de calidad del aire, correspondientes en todos los casos a los 100 puntos IMECA (gráficos 1,2 y 3). Para el caso del bióxido de nitrógeno, éste ha variado anualmente muy cercano ala línea de la norma (gráfica 4); no así para el ozono, el cual aun continua por encima de los 100 IMECAS; sin embargo, su tendencia no se ha incrementado como se indica para el año 1992, (gráfica 5). La norma de calidad del aire para partículas suspendidas PM-10, se emite a partir de enero de 1995 y a la fecha sus resultados muestran un posicionamiento muy cercano a la norma de la calidad del aire de 100 puntos IMECA (gráfica 6), situación que se logró con la coordinación de acciones de reforestación, urbanización, monitores y control de los tiraderos del bordo de Xochiaca, entre los Gobiernos de D.F. y del Estado de México. ACCIONES RELEVANTES ENE 89 NOV 89 INSTRUMENTACION DEL PROGRAMA DE VERIFICACION VEHICULAR CON BAR 84 INSTRUMENTACION DEL PROGRAMA HOY NO CIRCULA 1989 DISTRIBUCION DE GASOLINA OXIGENADA 1991 FABRICACION DE VEHICULOS CON CONVERTIDOR CATALITICO DISTRIBUCION DE GASOLINA MAGNA SIN. DIC 92 REDUCCION DE LIMITES DE HC REACTIVOS EN LAS GASOLINAS NOVA Y MAGNA SIN 92-93 DISTRIBUCION DE GASOLINA CON MENOR CONTENIDO DE HC REACTIVOS. INICIO DEL CONTROL DE EMISIONES INDUSTRIALES PARA REDU- CIR NOX Y HC. INICIO DE LA VERIFICACION DE EMISIONES INDUSTRIALES 1993 MODERNIZACIÓN DEL PROGRAMA DE VERIFICACIÓN VEHICULAR CON BAR 90 1995 INSTALACIÓN DE SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE VAPORES EN GASOLINERIAS MAR 96 JULIO 96 ESTABLECIMIENTO DE PRO AIRE EXCENCION DEL PROGRAMA HOY NO CIRCULA A VEHICULOS CON EMISIONES MENORES A 200 PPM
OCT 96 REFORMULACION DE LA GASOLINA MAGNA SIN DIC 96 INTRODUCCION DE LAS GASOLINAS PEMEX PREMIUM CON 5% MENOS REACTIVA EN LA FORMACION DE O3 1997 EXCENCION PARA VEHICULOS LIGEROS QUE NO EXCEDAN 100 PPM DE HC 1998 PROHIBICION DEL USO DE COMPUESTOS CLOROFLUOROCARBONOS EN SISTEMAS DE REFRIGERACION 1998 LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE EMISION DE HIDROCARBUROS NO QUEMADOS, MONOXIDO DE CARBONO; OXIDOS DE NITROGENO Y PARTICULAS SUSPENDIDAS, PROVENIENTES DEL ESCAPE DE AUTO- MOVILES Y CAMIONES NUEVOS EN PLANTA; ASI COMO HIDROCAR- BUROS EVAPORATIVOS PARA DIFERENTES COMBUSTIBLES DE VEHI- CULOS QUE NO EXCEDAN LOS 3,856 Kg. DE PESO BRUTO. 1998 NORMATIVIDAD PARA EQUIPO Y PROCEDIMIENTOS DE VERIFICACION VEHICULAR 1998 VERIFICACION OBLIGATORIA DE LOS VEHICULOS CON PLACA FEDERAL 1998 1185 EVALUACIONES DE IMPACTO Y RIESGO AMBIENTALES 1998 EXCENCION AL PROGRAMA "HOY NO CIRCULA" POR UTILIZAR GAS L.P Y GAS NATURAL. 1998 CONVENIOS DE AUTOREGULACION PARA EMPRESAS CON FLOTILLAS QUE INSTALEN CONVERTIDORES CATALITICOS EN MOTORES A DISEL (BIMBO, PEPSI, COCA-COLA Y BARRILITOS). 1999 CAMBIO DE CONVERTIDORES CATALITICOS EN VEHICULOS MODELO 1993. - 358 DIAS SIN CONTINGENCIAS ATMOSFERICAS. - VERIFICACION DE 2,926,503 VEHICULOS Y 158, 724 MULTAS POR FALTA DE LA MISMA. - DETENCION DE 32,220 VEHICULOS OSTENSIBLEMENTE CONTAMI- NANTES. - COMBATE A LA CORRUPCION: SANCION A 46 CENTROS DE VERIFI- CACION Y REVOCACION A 7 VERIFICENTROS.
- 480 CAMIONES DE RECOLECCION DE BASURA CIRCULAN CON GAS NATURAL Y 330 VEHICULOS DE USO INTENSIVO. - SE GANARON 18,000 HECTAREAS DE BOSQUE AL REFORESTAR CON 24 MILLONES DE ARBOLES. - LA AGENCIA DE PROTECCION AMBIENTAL DE LOS ESTADOS UNIDOS DE AMERICA (USEPA) CALIFICO CON 99.04 % LA EFICIEN- CIA OPERATIVA DE LA RAMA. CONCLUSIONES - Es claro que la política energética con la ambiental deben compatibilizar para producir mejor calidad del aire. - No hemos desligado la participación ciudadana y la educación ambiental de los programas de prevención y control de contaminación atmosférica. - Uno de los principales obstáculos que han impedido un correcto manejo de la problemática ambiental es la "discontinuidad" de los programas y políticas planteadas sexenalmente. - Con el fin de conocer aún mas de la historia clínica de la atmósfera, se han integrado tecnología de punta para determinar la concentración de compuestos precursores del ozono, como formaldehído y xileno. - La Agencia de Protección Ambiental (USEPA), califico en la auditoria de 1999 con 99.04 % de Eficiencia operativa. Esto, fundamentalmente se debe a la excelente capacitación y experiencia del personal técnico y directivo que conforma la Red Automática de Monitoreo Atmosférico (RAMA).
BIBLIOGRAFIA 1. Programa para Mejorar la Calidad del Aire en el Valle de México 1995-2000_México: Departamento del Distrito Federal; Gobierno del Estado de México; Instituto Nacional de Ecología de la SEMARNAP; Secretaría de Salud; 1996. 2. Estadísticas del Medio Ambiente del Distrito Federal y Zona Metropolitana. México; Secretaría del Medio Ambiente del G.D.F.; Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática; 1999. 3. Rivera Nava F. Curso: "Introducción al Diseño y Operación de Redes de Monitoreo Atmosférico. XXV Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental.DDF, AIDIS Y SMISAAC. México, D.F. 1996. 4. Informe Ejecutivo de la Calidad del Aire. Comisión Metropolitana para la Prevención y Control de la Contaminación Ambiental en el Valle de México. México 1995. 5. 40 CFR (Code of Federal Regulations), Washington, D,C. Protection of the Environment. 1994.