Universidad Católica Boliviana San Pablo Unidad Académica Cochabamba Fundación Suiza de Cooperación para el Desarrollo Técnico SwissContact Gobierno Municipal de Cercado, Cochabamba
Red de Monitoreo de la Calidad del Aire Red MoniCA
Informe anual 2009 Elaborado por: Dr. Marcos Luján Coordinador de la Red MoniCA
Cochabamba – febrero, 2010
Universidad Católica Boliviana San Pablo Directorio inter inter- -institucional - institucional de la Red MoniCA Ing. Martha Musch Director de Gestión Ambiental H. Municipalidad de Cochabamba Ing. Freddy Koch Coordinador Coordinador Proyecto Aire Limpio SwissContact Dr. Marcos Luján Pérez Director Departamento de Ciencias Exactas e Ingeniería Universidad Católica Boliviana San Pablo P ablo
técnico Equipo técnico Coordinador Técnico de la Red MoniCA Marcos Luján Pérez Responsable analizadores automáticos Ing. Alain Terán Responsables monitoreo pasivo Elisabeth Salazar Fabio La Torre Adriana Pérez María René Ramos Responsables monitoreo activo Daniel Terceros Yumy Velázquez
i
Universidad Católica Boliviana San Pablo Agradecimientos Agradecimientos Numerosas instituciones han prestado y continúan prestando una muy importante y desinteresada ayuda a la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire de Cochabamba. Sin su colaboración no hubiera sido posible la implementación de los sitios de muestreo ni el actual mantenimiento de los mismos. Expresamos nuestra más sincera gratitud a los directivos y al personal de todas ellas. Muchas gracias a: SEMAPA Programa de Manejo Integral de Cuencas (PROMIC) PRO SALUD SAR Bolivia EMAVRA
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Contenido 1
Antecedentes
1
2
Estaciones de monitoreo
2
3
Resultados del Monitoreo
4
3.1
Monitoreo de partículas menores a 10 micras, PM10
4
3.2
Monitoreo de dióxido de nitrógeno
9
3.3
Monitoreo de ozono
18
3.4
Monitoreo de SO2
28
3.5
Monitoreo de CO
29
4
Información meteorológica
31
5
Análisis de la continuidad y Calidad del monitoreo
36
6
Evaluación del impacto de la contaminación en la salud
38
7
Conclusiones
40
BIBLIOGRAFÍA
42
Anexos
43
iii
Universidad Católica Boliviana San Pablo
Red de Monitoreo de la Calidad del Aire, Aire, Cochabamba Cochabamba Informe anual 2009 2009 1
Antecedentes
La Organización Mundial de la Salud atribuye el aumento de enfermedades respiratorias agudas y crónicas, en los últimos años, a la contaminación atmosférica. En un informe publicado el 2003, la OMS también señala que, por infecciones respiratorias agudas, cerca de dos millones de niños/as menores de cinco años mueren cada año (OMS, 2003). Estas cifras no son difíciles de imaginar cuando al rededor de la cuarta parte de las personas en el mundo están expuestas a elevadas concentraciones de contaminantes del aire, sobre todo en centros urbanos densamente poblados, donde las emisiones del parque automotor y las emisiones puntuales de industrias y otras actividades, crean un ambiente en que la contaminación del aire es elevada. La situación en Bolivia no es muy diferente, a pesar de que en nuestro país la contaminación atmosférica de las ciudades más importantes no es tan seria como en grandes urbes sudamericanas, existe una tendencia sostenida hacia el deterioro de la calidad del aire; sobre todo en las ciudades del eje troncal, La Paz, Cochabamba y Santa Cruz. La ciudad de Cochabamba es particularmente sensible a la c ontaminación pues, además del incremento del parque automotor, las características topográficas y climatológicas del valle en que se encuentra la ciudad, aumentan los niveles de concentración de los contaminantes. En respuesta a la necesidad de conocer los niveles de contaminación del aire en Cochabamba se creó la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire, Red MoniCA, el año 2000, mediante un acuerdo interinstitucional entre la Honorable Alcaldía Municipal, la Universidad Católica Boliviana y Swisscontact. El objetivo general de la Red MoniCA es determinar los niveles de contaminación atmosférica a los que están expuestos los pobladores de la ciudad de Cochabamba, informar a la población sobre estos niveles de contaminación y respaldar las acciones y políticas para la gestión de la calidad del aire en la región. Los principales contaminantes de la atmósfera que tienen efectos directos sobre la salud, son las partículas suspendidas, el dióxido de nitrógeno, el monóxido de carbono, el ozono y dióxido de azufre (Programa Aire Puro, 2003). Estos contaminantes son monitoreados por la Red MoniCA en 6 estaciones diferentes repartidas en toda la ciudad, utilizando analizadores automáticos, activos y pasivos. Con la información generada por la red MoniCA se ha realizado un estudio sobre el impacto de la contaminación en la salud de la población de la ciudad. Entre las conclusiones más relevantes está que el contaminante criterio que más afecta a la salud de la población es el material particulado (PM 10); este estudio muestra que más de 200 muertes al año son atribuibles a la contaminación del aire, además de miles de casos de IRAs. Es un primer estudio que muestra la magnitud del impacto en la salud de la población y la importancia y la urgencia que tenemos de tomar acciones para mejorar la calidad del aire y reducir los riesgos para la salud de la población. El presente informe detalla los resultados obtenidos en el monitoreo de estos contaminantes durante el año 2009 y analiza la evolución de los mismos en relación a los años anteriores. También se incluyen los datos meteorológicos recogidos en la estación instalada en SEMAPA.
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Estaciones de monitoreo
El número de estaciones de la Red MoniCA ha variado notoriamente desde sus inicios hasta la fecha. En sus inicios y hasta enero de 2002 se contaba con un total de dieciséis (16) estaciones de monitoreo pasivo, el número de estaciones de monitoreo se ha ido reduciendo por motivos de presupuesto por una parte, y por otra parte porque algunas estaciones presentaban concentraciones similares o se tenía dificultades operativas para poder mantenerlas. Actualmente (año 2009), se cuenta con seis estaciones de monitoreo pasivo, dos estaciones de monitoreo activo de PM 10 y dos estaciones de monitoreo con equipos automáticos.
N PT
SE
UC
DC SR VI
PK
Figura 1: Ubicación de los sitios de muestreo de la Red MoniCA en la ciudad de Cochabamba. Los puntos llenos indicas los sitios que actualmente se encuentran en operación (año 2009). Para el monitoreo pasivo, se utilizan tubos fabricados por la empresa PASSAM con los que se monitorea NO2 y O3; el monitoreo activo se aplica a la determinación de concentraciones de material particulado PM 10, por medio de impactadotes HARVARD, y los equipos automáticos utilizados son de la línea API con los que se mide NO 2, CO, O3 y SO2; a partir del año 2009 se instaló un monitor continuo de PM10, tipo TEOM de marca Thermo, en la estación del Parque Kanata. Los datos del monitoreo automático se expresan en unidades de masa por unidad de volumen en las condiciones de
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Universidad Católica Boliviana San Pablo presión y temperatura locales, esto siguiendo las recomendaciones de la futura norma boliviana de calidad del aire. A fines del año 2006 se procedió a la reubicación del sitio de monitoreo de la estación de Plaza Colón, que fue trasladada al Parque Kanata, ubicado en la Av. 6 de Agosto y Av. Ayacucho. A partir del año 2007 se monitoreó en la estación de parque Kanata (PK): NOx, SO2 y PM10. El año 2008, se trasladó el monitor de ozono que se encontraba en la estación de Parque Tunari (PT) a la estación del Parque Kanata. De esta manera se tiene en el Parque Kanata un mayor número de parámetros medidos haciendo más completa esta estación. La ubicación de las estaciones desde el inicio de las operaciones de la red MoniCA se detalla en la figura 1 y la tabla 1 a continuación.
Tabla 1:
Estaciones de monitoreo de la Red MoniCA que fueron instaladas desde su creación el año 2000. Se indica las estaciones que se encuentran en operación actualmente.
Código
Zona
Ubicación
Parámetros medidos durante el 2009
AO
Alalay Oeste “Huayra K’asa”
Hospital “Harry Williams” Av. Suecia
Fuera de servicio
AS
Alalay Sud
Antena de transmisión COMTECO Av. Guayacán
Fuera de servicio
CB
Condebamba
Ingreso “Ciudad del Niño”
Fuera de servicio
DC
Cala – Cala
Parque Demetrio Canelas
O3, NO2 (método pasivo)
SAR
Cala Cala
Av. Libertador, sede del SAR Bolivia
PM 10 (método activo)
PK
Parque Kanata
Parque Kanata Av. 6 de Agosto esq. Av. Ayacucho
NO2, (método automático y pasivo) O3 (método pasivo) SO2 (método automático) CO (método automático) PM10 (método activo y automático)
LA
Laguna Alalay Norte
Sub-estación ELFEC Circuito Bolivia
Fuera de servicio
MY
Muyurina
Escuela de Clases “Maximiliano Paredes” Puente Muyurina
Fuera de servicio
PA
Pacata Alta
Iglesia de Mesadilla
Fuera de servicio
PC
Plaza Colón
HAM (Señalización y Semaforización) Plaza Colón acera Este (será trasladado al parque Kanata)
Fuera de servicio
PT
Parque Tunari
Programa de Manejo Integral de Cuencas (PROMIC) Av. Atahuallpa final s/n
O3, (método pasivo) NO2 (método pasivo)
SB
Sarcobamba
Urbanización “El Profesional” “Parque de la Pelota de Trapo” c. José María Velasco
Fuera de servicio
SE
Temporal
SEMAPA Av. Circunvalación esq. Av. Atahuallpa s/n
O3, NO2 (método automático y pasivo)
SR
Av. Aroma y Ayacucho
SAR – FAB
PM10 (método activo)
3
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Código
Zona
Ubicación
Parámetros medidos durante el 2009
Av. Ayacucho esq. Av. Aroma UC
Tupuraya
Universidad Católica Boliviana Campus Tupuraya Av. Gral. Galindo
VH
Valle Hermoso
Guardería Valle Hermoso Av. Bélgica
Fuera de servicio
VI
Viaducto (Hipódromo)
Consultorio ProSalud Av. Melchor Pérez de Olguín esq. Acre
O3, NO2 (método pasivo)
3
O3, NO2 (método pasivo)
Resultados del Monitoreo
3.1 Monitoreo de partículas menores a 10 micras, PM10 Las partículas en suspensión están constituidas generalmente por polvo, cenizas, humo de tabaco en el ambiente, condensación de vapores así como otros derivados de las emisiones de hidrocarburos, dióxido de azufre y dióxido de nitrógeno. En el hombre, sus efectos consisten principalmente en una exacerbación de patologías pulmonares y cardiacas crónicas. Como se mencionó previamente, la fracción del material particulado que se monitorea en la Red MoniCA es la de diámetro menor a 10 µm. Dicha fracción es también llamada toráxica, pues las partículas de esas dimensiones pueden llegar hasta la traquea y los pulmones. Diámetros más grandes son generalmente retenidos en la nariz o la faringe. El aire de la ciudad de Cochabamba presenta concentraciones elevadas de PM 10 debido esencialmente a que existen varias fuentes de emisión de este tipo de partículas. Las más importantes son: la resuspensión de partículas por el tráfico vehicular, sobre todo en la zona sud, y las emisiones de material particulado por los vehículos, aviones y algunas industrias instaladas en la zona sud, en particular las ladrilleras y otras industrias asentadas en la zona.
3.1.1
Metodología del monitoreo de PM 10
Para el monitoreo de PM10 se utilizan impactadores tipo Harvard; estos equipos separan las partículas menores a 10 micras mediante un sistema hidrodinámico y luego esta fracción pasa a través de un filtro de teflón que luego es pesado en el laboratorio. El flujo de la colección de aire que atraviesa el sistema es de alrededor de 4 l min-1. El sistema permite realizar muestreos de 24 horas; un intervalo muy frecuentemente adoptado cuando se disponen de métodos activos. Dicho muestreo es realizado pasado un día en dos sitios de muestreo: Parque Kanta y SAR. En la estación de Parque Kanata se instaló a partir del mes de marzo de 2009 un monitor continuo de PM10 tipo TEOM de la marca Thermo. Este equipo permite medir promedios cada 30 minutos. El funcionamiento de este equipo se basa en un elemento tubular de vidrio, fijado en uno de sus extremos; en el extremo libre tiene un filtro a través circula aire del que previamente se ha separado la fracción de partículas con diámetro mayor a 10 micras. El elemento tubular tiene una frecuencia de vibración que es proporcional a la cantidad de masa de material particulado que se recoge en el
4
Universidad Católica Boliviana San Pablo filtro. De esta manera, midiendo la frecuencia de vibración se puede obtener la masa de partículas depositadas en el filtro. Gracias a este equipo se tienen mediciones con mucha mayor resolución temporal e la estación de Parque Kanata, en comparación con los equipos de muestreo activo. El año 2009 se tuvieron dificultades en la compra de filtros para los equipos de monitoreo activo. Por este motivo se tuvo que reducir el número de mediciones en la estación de SAR.
3.1.2
Resultados del Monitoreo de PM 10
Un indicador de interés es el número o la proporción de mediciones de PM 10 con concentraciones superiores al límite permisible, en relación al total de mediciones realizadas. De acuerdo a las mediciones con monitores activos (impactadores Harvard), sobre un total de 261 mediciones diarias realizadas el año 2009, 22 (8,3%) superan los 150 µg/m3 que es el límite permisible nacional y además estándar de la EPA, para intervalos de muestreo de 24 horas. El año 2008 la proporción de medidas que sobrepasan este límite era de 4,6% del total de medidas, indicando un aumento en este parámetro (ver Figura 2: y Figura 4:). Por otra parte, si analizamos las medidas de PM10 que están por encima de los 50 µg/m3, valor guía recomendado por la OMS, se observa que el 2008 se tuvo un 72,6% de las medidas por encima de este valor; para el año 2009 se tiene una proporción de 61,0% de las medidas por encima de este valor guía. Esto implica que se ha producido un decremento en la proporción de días que se supera el límite de 50 µg/m3 entre el año 2008 y 2009. Sin embargo, si consideramos los valores promedio anuales, se ha producido una ligera disminución entre el año 2008 y 2009 en la estación de parque Kanata, donde los valores son: 88,9 y 86,3 µg/m3, respectivamente. En la estación del SAR, el promedio anual es de 55,3 3 µg/m , sensiblemente menor que el promedio en Parque Kanata. En ambos casos, sin embargo, estamos muy por encima del valor guía anual de la OMS de 20 µg/m3. Como en años anteriores, los valores más elevados de material particulado se midieron después de fiesta de San Juan entre el 27 y el 29 de junio. En la estación de Parque Kanata se obtuvo un valor de 328 µg/m3; mayor al medido el año 2008 (183 3 3 µg/m ) y similar al medido el año 2007 (328 µg/m ) lo que muestra un sensible aumento de la contaminación por la fiesta de San Juan. Los meses de junio y julio son meses en que se reduce la altura de mezcla y se tienen situaciones de inversión térmica que persisten más tiempo, estos fenómenos contribuyen a mantener un nivel elevado de concentración de PM10 y de otros contaminantes.
5
Universidad Católica Boliviana San Pablo
Distribución frecuencial 30% 26,1% 26,1%
25% 20% 15%
13,4% 11,9%
10%
7,3%
5%
3,4% 1,9%
1,5%
0%
0 1 <
0 3 0 1
0 5 0 3
0 7 0 5
0 9 0 7
0 1 1 0 9
0 3 1 0 1 1
0 5 1 0 3 1
0,8% 0 7 1 0 5 1
1,5% 0 9 1 0 7 1
0,8% 0 1 2 0 9 1
1,5% 0 3 2 0 1 2
0,4% 0 5 2 0 3 2
1,1% 0,8% 1,5% 0 7 2 0 5 2
0 9 2 0 7 2
0 9 2 >
Figura 2: Distribución de las medidas de PM 10 en el año 2009, se puede constatar que un 8,9% de las medidas realizadas está por encima de valor establecido por la norma boliviana de 150 µ g/m 3 .
Promedios diarios PM10 año 2009 450,00
400,00
350,00 ]
3
m300,00 / g µ µ [ 0 1
M250,00 P n ó i c 200,00 a r t n e c n o 150,00 C
Parque Kanata SAR - Bolivia
100,00
50,00
0,00 01/01/0 29/01/0 26/02/0 26/03/0 23/04/0 21/05/0 18/06/0 16/07/0 13/08/0 10/09/0 08/10/0 05/11/0 03/12/0 31/12/0 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
Fecha
Figura 3: Variación anual de la concentración de PM10 en las estaciones de Parque Kanata y SAR el año 2008. La tendencia de la concentración de las PM10 era a disminuir de año en año hasta el año 2005, como lo muestra la gráfica de la figura 4. Pero, desde el año 2005, las 6
Universidad Católica Boliviana San Pablo concentraciones se han estabilizado y la proporción de medidas que superan los límites establecidos se ha mantenido. El año 2007 se registró un 71,6% de datos que sobrepasan el valor guía de la OMS (50 µg/m3) que pronto será la norma boliviana; el año 2008 esta proporción es de 72,6%, ligeramente mayor, el año 2009 la proporción de mediciones por encima de este límite fue de 60,5%. Por otra parte, la proporción de medidas mayores a 150 µg/m3, aumentó entre el 2008 y el 2009 de 4,6% a 8,9%. Esto muestra que la distribución del tamaño de las partículas es cambiante de año en año. Esto podría ser debido al cambio en las fuentes emisoras de material particulado. Hace algunos años, las partículas emitidas por la suspensión de polvo, debido a calles sin asfaltar y el viento, que generan partículas gruesas, era un proporción importante de las emisiones; ahora las partículas son emitidas por el parque vehicular y otros procesos de combustión. 100,0 88,9
80,0
74,0 69,4
71,6
68,4
72,6
64,2
61,0
e 60,0 j a t n e c r o P 40,0
20,0
Mayor a 50 Mayor a 150
19,4 15,3
13,3
12,6
11,9
8,9
8,0 4,6
0,0 2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Año
Figura 4: Proporción de mediciones que sobrepasan el límite diario de los 150 3
µ g/m y
el límite de 50 µ g/m 3 del 2002 al 2009.
Gracias a la instalación del nuevo equipo de medición continua de PM 10 en el Parque Kanata, disponemos ahora de datos con mayor resolución espacial. La Figura 5: muestra los valores promedio medidos con el equipo TEOM en la estación de Parque Kanata entre el 3 de marzo y el 31 de diciembre de 2009. En la figura se puede observar claramente que la contaminación por material particulado es más elevada en la época de invierno, aspecto que se observa también con el NO 2. Esto se debe a la mayor incidencia de inversiones térmicas y una menor altura de mezcla. El valor más elevado de concentración de PM10, promedio de 24 h, medido con este equipo, se observó el 18 de junio, con un valor de 297 µg/m3; este valor fue incluso superior al observado después de la noche de San Juan, el 24 de junio, fecha en que se midió un nivel de 263 µg/m3. Si consideramos los valores medidos por el equipo TEOM en Parque Kanata, el porcentaje de días que sobrepasamos el límite de la norma boliviana de 150 µg/m3 es de 24,1%, y el porcentaje de días que sobrepasamos el valor guía de la OMS de 50 3 µg/m es de 95,4% (prácticamente todo el tiempo).
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Universidad Católica Boliviana San Pablo Parque Kanata: PM10 promedios 2009
Max 24 h Promedio diario Máx 30 miin.
700,0
600,0
500,0 ]
3
m 400,0 / g µ µ [ 0 1
M 300,0 P 200,0
100,0
0,0 01-ene 29-ene 26-feb 26-mar 23-abr 21-may 18-jun
16-jul
13-ago 10-sep 08-oct 05-nov 03-dic
31-dic
Fecha
Figura 5: Valores promedio de PM 10 en la estación de Parque Kanata medidos con el equipo TEOM el año 2009. Es interesante comparar las concentraciones obtenidas con el equipo automático (TEOM) con las obtenidas con el equipo activo (impactador Harvard), en el mismo periodo de mediciones y en el mismo sitio. La Figura 6: muestra la distribución de frecuencias obtenidas por ambos equipos. Se puede observar que en ambos casos los valores más frecuentes se encuentra entre el rango de 50-70 µg/m3. Sin embargo la forma de las curvas de distribución es distinta: la curva de distribución de las mediciones con el impactador Harvard muestra un solo máximo, miestras que la curva de distribución de las mediciones con el TEOM aparece como bimodal con otro máximo en el rango de 110-130 µg/m3 y con un mayor peso hacia concentraciones de rango mayor. Esto se refleja en los valores promedio correspondientes al mismo periodo de medición: 92,2 µg/m3 con el impactador Harvard y 102,8 µg/m3 con el TEOM. Las diferencias observadas pueden deberse a la diferente ubicación de el punto de toma de muestra. El punto de toma de muestra del TEOM se encuentra encima del techo del contendor, a unos 4 m sobre el nivel del suelo y más cerca de la avenida, y el punto de toma del impactador Harvard se encuentra a 1,7 m del nivel del suelo, más alejado de la avenida.
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Universidad Católica Boliviana San Pablo 25,0% Monitor TEOM Impactador Harvard 20,0%
n ó 15,0% i c u b i r t s i D 10,0%
5,0%
0,0%
0 0 0 0 0 0 0 5 0 7 0 9 0 1 0 3 0 5 0 7 0 9 0 9 0 1 1 2 2 2 2 2 > 2 < 1 0 - 3 0 - 5 0 - 7 0 - 9 - 1 1 - 1 3 - 1 1 3 5 7 9 0 1 0 3 0 5 0 - 7 0 - 9 0 - 1 0 - 3 0 - 5 0 - 7 0 1 1 1 1 1 2 2 2 2 Rango de valores
Figura 6: Distribución de frecuencias obtenidas con el impactador Harvard y el TEOM en la estación de Parque Kanata.
En cuanto a los riesgos que la concentración de PM10 implica para la salud de la población, la situación es definitivamente preocupante, esto sobre todo si tomamos en cuenta que en el último documento de actualización de la OMS sobre las Guías de la Calidad del aire (octubre del 2005)[3], esta organización establece el valor guía en 50 3 3 µg/m , para el promedio de 24 h, y en 20 µg/m , para el promedio anual. Considerando estos parámetros podemos decir que superamos el valor guía, para 24 h, la mayor parte del año 2009 (60,4% de las mediciones), y el promedio anual es casi 4 veces superior al valor establecido por la OMS. La contaminación por material particulado es uno de los mayores problemas de contaminación atmosférica en la ciudad de Cochabamba. Más adelante se muestra una evaluación cuantitativa del impacto sobre la salud utilizando el programa AirQ.
3.2 Monitoreo de dióxido de nitrógeno El dióxido de nitrógeno es un contaminante primario producto de procesos de combustión a altas temperaturas que tienen lugar en algunas industrias con sistemas de combustión estacionarios y en la, prácticamente, totalidad de los motores de combustión interna. Se trata de un gas sumamente irritante, con efectos sobre el sistema respiratorio humano, haciéndolo más susceptible a infecciones. Los niños, ancianos y personas que padecen asma son especialmente susceptibles a este gas. Estudios toxicológicos y epidemiológicos muestran que el NO2 tiene un efecto tóxico agudo y un efecto tóxico crónico. Los estudios toxicológicos demuestran que los efectos tóxicos agudos son notorios a concentraciones superiores a los 500 µg/m3, y estudios de meta-análisis indican efectos detectables a concentraciones por encima de los 200 µg/m3. La toxicidad crónica del NO 2 se manifiesta en las poblaciones sensibles como niños y ancianos a concentraciones mayores a 40 µg/m3. Partiendo del análisis 9
Universidad Católica Boliviana San Pablo de diversos estudios la OMS establece los valores guía para este contaminante en 200 3 3 µg/m para el máximo diario de 1 h y, en 40 µg/m para el promedio anual. La legislación boliviana establece como norma 400 µg/m3 para promedios diarios máximos de 1h y 150 µg/m3 para promedios de 24h. No establece una normativa para intoxicaciones crónicas, a pesar de que existen claras evidencias de ello.
3.2.1
Metodología del monitoreo de dióxido de nitrógeno
El dióxido de nitrógeno es monitoreado por monitores automáticos y monitores pasivos. El monitoreo automático se lo realiza en dos puntos de muestreo, uno ubicado e la estación de SEMAPA (SE), en la zona norte y otro en el Parque Kanta (PK) al sur de la ciudad. Se utilizan equipos de la firma API, modelo 200 A. Estos equipos son calibrados con gas patrón marca Scout-Marrin, cada dos semanas o cada que los chequeos del zero y el span indican que es necesario hacerlo. Estos equipos miden la concentración cada 5 s y almacenan datos promedio de periodos de 15 min, los 365 días del año. Los valores medidos son validados, eliminando los datos que tengan algún vicio o sesgo que los invalide y, en caso de ser necesario se aplican correcciones por la deriva del zero y el span. El monitoreo pasivo se realiza utilizando tubos de difusión de la firma PASSAM AG. Los tubos son expuestos durante una semana y luego recolectados para ser analizados en el laboratorio de la UCB. Se tienen 6 puntos de monitoreo pasivo repartidos en el eje norte-sur de la ciudad, por periodos de una semana. El año 2008 se monitoreó dióxido de nitrógeno por método pasivo en las siguientes, estaciones:
3.2.2
Parque Demetrio Canelas (DC)
Parque Kanata (PK)
Parque Tunari (PT)
SEMAPA (SE)
UCB – Tupuraya (UC)
Viaducto (VI)
Resultados del monitoreo de dióxido de nitrógeno
Entre todos los sitios de muestreo, las mayores concentraciones de NO2 se han observado en los de elevado flujo vehicular, a saber: Parque Kanata (PK), Puente Muyurina/UCB (MY/UCB) y Viaducto (VI) (ver Figura 7:). Sin embargo ninguno de los puntos medidos supera el valor guía establecido por la OMS para el promedio anual (40 µg/m3). La mayor concentración se encuentra en las zonas céntricas de la ciudad y hacia el sur, en la zona norte la concentración disminuye a medida que el tráfico vehicular disminuye. El punto con menor concentración es el punto en el extremo norte ubicado en la estación de PROMIC (PT) y el sitio con mayor concentración es el de Parque Kanata (PK). En años anteriores al 2006, se constata una tendencia a aumentar de año en año en la concentración de dióxido de nitrógeno en los puntos de muestreo que están ubicados e la periferia de la ciudad, como lo muestran los sitios ubicado en el parque Demetrio Canelas, Jayhuaico y SEMAPA (ver Figura 7:). El año 2006 se detectó una ligera disminución de la contaminación en casi todos los puntos medidos, sobre todo en la periferia de la ciudad. Sin embargo, los años 2007, 2009 y 2009 esta tendencia se revirtió y se manifiesta más bien un sensible aumento de la contaminación en casi todos los puntos de medición, en relación al año 2006. Esto puede deberse al aumento del tráfico vehicular y al aumento de la actividad económica en general. La variación espacial de la contaminación por NO 2 muestra que los niveles de este contaminante están estrechamente relacionados con el nivel de tráfico vehicular. El sitio con mayor contaminación es el de Parque Kanata, seguido por los sitios de 10
Universidad Católica Boliviana San Pablo Viaducto, U Católica y SEMAPA. El sitio con menor contaminación es el de Parque Tunari, en el extremo norte de la ciudad, donde hay muy poco tráfico. En casi todos los puntos se observó un ligero aumento de la contaminación por NO 2, exceptuando los puntos del parque Demetrio Canelas y Parque Tunari. De manera global el aumento en la contaminación por NO2 fue de un 2,1%. En ningún punto de muestreo se supera el valor guía establecido por la OMS (40 µg/m3). NO2: Promedios anuales 2009 70,0 60,0 50,0 ]
3
m40,0 / g µ µ [ 2
O 30,0 N
38,7 35,6 31,7
31,0
28,7
20,0 8,1
10,0 0,0
0,0 DC
JH/PK
UC
PC
SE
VI
PT
Sitio de Muestreo
Figura 7: Promedios anuales de NO 2 en los sitios de muestreo pasivo para el año 2008 en la ciudad de Cochabamba. El año 2008 no se monitoreó en la estación de plaza Colón (PC).
11
Universidad Católica Boliviana San Pablo NO2: Promedio anual por sitios 70,0 ]
3
60,0 m / g µ µ 50,0 [ 2
2002
O N 40,0 n ó i c 30,0 a r t n e 20,0 c n o C 10,0
38,7
2003
35,6 31,7
31,0
28,7
2004 2005 2006 2007 8,1
2008 0,0
0,0 DC
JH/PK
UC
PC
2009
SE
VI
PT
Sitio
Figura 8: Promedios anuales de dióxido de nitrógeno medido por métodos pasivos en 6 sitios de monitoreo, del 2002 al 2008. En las siguientes figuras, 9 a 14, se muestra la variación anual de la concentración de dióxido de nitrógeno, medida con tubos pasivos, para los últimos 8 años en los diferentes sitios de muestreo. Como se puede observar en las figuras, existe una tendencia a incrementar la concentración de dióxido de nitrógeno en los meses invierno, en particular en el mes de junio, julio y agosto, aunque el máximo varía de año en año. Este aumento de la concentración de NO2 en los meses de invierno puede ser causado por le mayor incidencia de la inversión térmica en esos meses y una disminución de la altura de mezcla en ésta época del año; los contaminantes emitidos se dispersan en una capa más delgada de la atmósfera y esto hace que aumente su concentración. También es posible que a este efecto se añada un mayor consumo de combustibles fósiles por la época de invierno, debido a algunos sistemas de calefacción y a algunas actividades industriales que tienen más actividad en esta época como las ladrilleras instaladas en la zona sur de la ciudad. El año 2009 se registró un ligero aumento de la contaminación por NO 2 en relación al año 2008, en promedio el aumento es de un 4,0% en el promedio anual de NO 2, tendencia que se mantiene desde el año 2006. En particular se registraron aumentos significativos en los meses de junio, julio y agosto, que es el patrón habitual de los niveles de NO2. Es una tendencia que se produjo en todos los sitios, pero con mayor intensidad en el punto de Parque Kanta (ver Figura 10:). En los últimos 3 años, se observa una tendencia a disminuir en la concentración de NO 2 en los meses de octubre, noviembre y diciembre. Esta disminución parece estar asociada más con fenómenos climáticos que con una reducción de las emisiones en esos meses.
12
Universidad Católica Boliviana San Pablo SEMAPA 90,0 80,0
] m70,0 / g µ µ [ 2 60,0 O N 50,0 n ó i 40,0 c a r t n 30,0 e c n 20,0 o C
3
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0 0,0
o r o r z o e r r e a E n F e b M
r i l y o A b M a
n i o J u
l i o J u
t o o s g A
p t . e S
t . O c
v . N o
c . D i
Mes
Figura 9: Promedios mensuales de la concentración de dióxido de nitrógeno en la estación de SEMAPA, zona norte de la ciudad, en los últimos 8 años (2002 al 2009).
Jaihuayco/Parque Kanata 90,0
] 80,0 m / g 70,0 µ µ [ 2 O60,0 N e 50,0 d n ó i 40,0 c a r 30,0 t n e c 20,0 n o C 10,0
3
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
0,0
o r o r z o e r r e a n b E F e M
r i l y o A b M a
n i o J u
l i o J u
s t o o A g
p t . S e
t . O c
v . N o
c . D i
Mes
Figura 10: Promedios mensuales de la concentración de dióxido de nitrógeno en la estación de Jaihuaico, zona sud de la ciudad, en los últimos 8 años (2002 al 2009).El año 2007, a partir del mes de marzo, este punto fue trasladado al Parque Kanta, a unos 500 m al noroeste del punto anterior.
13
Universidad Católica Boliviana San Pablo Demetrio Canelas 90,0
] 80,0 m / g 70,0 µ µ [ 2 O60,0 N e 50,0 d n ó i 40,0 c a r 30,0 t n e c 20,0 n o C 10,0
3
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
0,0
o r o r z o e r r e a E n F e b M
r i l y o A b M a
n i o J u
l i o J u
t o o s g A
p t . e S
t . O c
v . N o
c . D i
Mes
Figura 11: Promedios mensuales de la concentración de dióxido de nitrógeno en la estación de parque Demetrio Canelas, zona oeste de la ciudad, en los últimos 8 años (2002 al 2009).
Muyurina / UCB 90,0 80,0
] 70,0 m / g µ µ [ 60,0 2 O N e 50,0 d n ó 40,0 i c a r t n 30,0 e c n o C 20,0
3
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0 0,0 Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Sept.
Oct.
Nov.
Dic.
Mes
Figura 12: Promedios mensuales de la concentración de dióxido de nitrógeno en la estación de parque la estación UCB, zona noreste de la ciudad, en los últimos 8 años (2002 al 2009). Hasta mediados del año 2004, este punto estaba instalado en el puente de la Muyurina.
14
Universidad Católica Boliviana San Pablo Viaducto 90,0 80,0
] 70,0 m / g µ µ [ 60,0 2 O N e 50,0 d n ó i 40,0 c a r t n 30,0 e c n o C 20,0
3
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0 0,0 Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Sept.
Oct.
Nov.
Dic.
Mes
Figura 13: Promedios mensuales de la concentración de dióxido de nitrógeno en la estación de Viaducto, zona oeste de la ciudad, en los últimos 8 años (2003 al 2009)
Parque Tunari 90,0 80,0
] 70,0 m / g µ µ [ 60,0 2 O N e 50,0 d n ó 40,0 i c a r t n 30,0 e c n o C 20,0
3
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0 0,0 Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Sept.
Oct.
Nov.
Dic.
Mes
Figura 14: Promedios mensuales de la concentración de dióxido de nitrógeno en la estación de Parque Tunari, zona norte de la ciudad, en los últimos 8 años (2003 al 2009)
15
Universidad Católica Boliviana San Pablo Monitoreo semanal de NO2 2009: tubos pasivos 120,0 DC PK PT
100,0
SE VI UC
80,0 ]
3
m / g µ µ [ O 60,0 N 2
40,0
20,0
0,0 01/01/09 29/01/09 26/02/09 26/03/09 23/04/09 21/05/09 18/06/09 16/07/09 13/08/09 10/09/09 08/10/09 05/11/09 03/12/09 31/12/09 Fecha Promedio
los diferentes sitios Figura 15: Promedio semanal de la concentración de NO 2 en de muestro pasivo de la ciudad de Cochabamba el año 2009. En la Figura 15: se muestran los promedios semanales de NO 2 medidos en todos los sitios de muestreo el año 2009. Sobre esta gráfica se logran identificar episodios de contaminación por NO2, que están, en algunos casos asociados con algunas fiestas como: San Juan (23 de junio), aniversario nacional (6 de agosto), aniversario departamental (14 de septiembre), pero también se tienen otros momentos en los que la concentración aumenta significativamente, debido eventualmente a situaciones climáticas desfavorables. El mes con mayor contaminación fue el mes junio, reflejando una mayor contaminación en invierno. Esta variación anual de la contaminación por NO2 es la que se observa regularmente todos los años, estudios previos mostraron que se debe esencialmente al aumento de la duración de los episodios de inversión térmica y una menor altura de mezcla en el invierno. Las figuras 16 y 17 muestran un resumen de los datos obtenidos en el monitoreo automático la concentración de NO2 en las estaciones de SEMAPA y Parque Kanata el año 2009. En las gráficas se muestran los promedios diarios de 24 h y los máximos diarios de 1 h que son los parámetros que tienen establecido un valor guía por la OMS. Estos valores fueron calculados a partir de los datos obtenidos por los monitores automáticos. Las gráficas de estas figuras no reflejan el comportamiento habitual de la concentración de NO2 a lo largo del año, sin embargo el autor del presente informe debe señalar que los datos de NO 2 obtenidos con los monitores automáticos, no son consistentes con el nivel de tráfico vehicular de la zona ni con los datos obtenidos por el monitoreo pasivo. Los valores medidos son más bajos de lo esperado y los promedios anuales no son consistentes con los valores obtenidos anteriormente; de hecho se miden mayores niveles de NO2 en la estación de SEMAPA (20,5 µg/m3 promedio anual sobre 83,6% de datos validados) que en la estación del Parque Kanta (17,7 µg/m3, promedio anual sobre 78,1% de datos válidos), algo extraño pues hay más tráfico vehicular en la zona 16
Universidad Católica Boliviana San Pablo de Parque Kanata que en la estación de SEMAPA. Con métodos pasivos, los promedios anuales en estos sitios son 31,7 y 38,7 µg/m3, SEMAPA y Parque Kanata, respectivamente. Los valores obtenidos con los pasivos están muy por encima de los valores medidos con los monitores automáticos (54,6% en SEMAPA y 118,6% en Parque Kanata). De acuerdo a la precisión de los monitores pasivos, la diferencia no debería ser mayor a un 20%. Es probable que los datos de los monitores automáticos estén falseados por problemas en la calibración de los equipos o en el funcionamiento del convertidor catalítico (recomendamos le medición del rendimiento del convertidor catalítico, debería estar alrededor de 95%). Todavía no se ha podido dilucidar esta cuestión que se viene presentando desde hace 3 años. Puede que el problema no tenga que ver con los equipos sino más bien con la ubicación de los puntos de toma, sobre todo en el sitio de Parque Kanata, que se encuentran muy cerca de las emisiones de vehículos que circulan por la Av. Ayacucho. Debido a las incoherencias que presentan estos datos, consideramos que no es recomendable hacer mayores interpretaciones sobre los mismos y remitirnos a los valores medidos con los tubos pasivos, para analizar la evolución de la contaminación por NO2 y el riesgo que representa este contaminante para la población.
SEMAPA NO2: promedios 2009
Max diario de 1h Promedio 24 h
100,0 90,0 80,0 70,0 ] 60,0 m / g µ µ 50,0 [ 2 O N 40,0
3
30,0 20,0 10,0 0,0
e n e 1 0
e n e 9 2
b e f 6 2
r a m 6 2
r b a 3 2
y a m 1 2
n u j 8 1
l u j 6 1
o g a 3 1
p e s 0 1
t c o 8 0
v o n 5 0
c i d 3 0
c i d 1 3
Fecha
Figura 16: Promedios diarios y máximos diarios de una hora para la concentración de NO 2 calculados a partir de datos obtenidos con monitores automáticos en la estación de SEMAPA, el año 2009.
17
Universidad Católica Boliviana San Pablo Parque Kanata NO2: promedios 2009
Max diario de 1h Promedio 24 h
100,0 90,0 80,0 70,0 ] 3 60,0 m / g µ µ 50,0 [ 2 O 40,0 N 30,0 20,0 10,0 0,0
e n e 1 0
e n e 9 2
b e f 6 2
r a m 6 2
r b a 3 2
y a m 1 2
n u j 8 1
l u j 6 1
o g a 3 1
p e s 0 1
t c o 8 0
v o n 5 0
c i d 3 0
c i d 1 3
Fecha
Figura 17: Promedios diarios y máximos diarios de una hora para la concentración de NO 2 calculados a partir de datos obtenidos con monitores automáticos en la estación de Parque Kanata, el año 2009. En cuanto se refiere a los riesgos para la población, es preocupante el aumento sostenido de la contaminación el año 2009, en relación a años anteriores. Si bien la variación global entre el 2008 y el 2009 es de apenas 4,0%, mucho menor al aumento del parque vehicular, no deja de ser preocupante en constante aumento de la contaminación por NO2. En las zonas más contaminadas como la región de Parque Kanata y Viaducto ya estamos cerca de superar el valor guía de la OMS.
3.3 Monitoreo de ozono El ozono es un contaminante secundario debido a que se forma a partir de otros contaminantes, como los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos, después de un tiempo de exposición a la radiación solar. Generalmente se presenta en barrios alejados de los centros urbanos, más bien en la periferia, lejos de las fuentes de emisión de contaminantes primarios. Se trata de un gas irritante de las mucosas, puede tener efectos sobre los ojos y sobre el sistema respiratorio. Afecta también a los vegetales, dañando sus hojas y limitando su crecimiento. En cuanto a los daños a la salud humana, estudios toxicológicos y epidemiológicos muestran que el ozono tiene esencialmente un efecto tóxico agudo, existen pocas evidencias de un efecto tóxico crónico. El último update de los valores guía de la OMS ha reducido el valor guía, para el promedio diario máximo de 8h, de 120 µg/m3 a 100 3 µg/m ; esto en base a los últimos estudios que evidencian un efecto tóxico agudo a partir de este nivel de exposición mediante estudios epidemiológicos de series de tiempo. La legislación boliviana sólo establece una norma para el promedio diario máximo de 1h en 236 µg/m3, no se tiene una norma boliviana para el promedio diario máximo de 8h.
18
Universidad Católica Boliviana San Pablo 3.3.1
Metodología del monitoreo de ozono
El ozono es monitoreado por monitores automáticos y monitores pasivos. El monitoreo automático se lo realiza en dos puntos de muestreo, uno ubicado e la estación de SEMAPA (SE), en la zona norte y otro en el Parque Kanata (PK), en el extremo sur de la ciudad. Se utilizan equipos de la firma API, modelo 400 A. Estos equipos son calibrados utilizando un generador de ozono, cada dos semanas o cada que los chequeos del zero y el span indican que es necesario hacerlo. Estos equipos miden la concentración cada 5 s y almacenan datos promedio de periodos de 15 min, los 365 días del año. Los valores medidos, son validados eliminando los datos que tengan algún vicio o sesgo que los invalide y, en caso de ser necesario se aplican correcciones por la deriva del zero y el span. El monitoreo pasivo se realiza utilizando tubos de difusión de la firma PASSAM AG. Los tubos son expuestos durante una semana y luego recolectados para ser analizados en el laboratorio de la UCB. El monitoreo de ozono por métodos pasivos ha sido efectuado hasta febrero del año 2004 en intervalos de dos semanas; es decir, los valores de concentración que se obtenían eran promedios de 14 días. Posteriormente, a partir de marzo del m ismo año, este intervalo ha sido reducido a una semana. Esto debido a que una serie de estudios realizados por el equipo de la red MoniCA demostraron que, si se dejan más tiempo, los tubos de ozono generan valores muy desviados del valor real, ya sea por la presencia de interferentes o por una sobre-oxidación del DPE (reactivo colector del ozono); los valores pueden desviarse hacia mayores concentraciones o hacia menores concentraciones. El año 2009 se monitoreó el ozono en 6 estaciones, a saber:
3.3.2
Pque. Demetrio Canelas (DC)
Jaihuayco (JH)
Parque Tunari (PT)
SEMAPA (SE)
UCB – Tupuraya (UC)
Viaducto (VI)
Resultados del monitoreo de ozono
Considerando que la toxicidad del ozono es de naturaleza esencialmente aguda, lo más importante para este contaminante es analizar las dosis de corto plazo que recibe la población expuesta. En ambos sitios se observa una clara estacionalidad de los niveles de contaminación por ozono. Los meses de mayor concentración de ozono se presentan entre agosto y noviembre, siendo en general los meses con mayor concentración septiembre y octubre. Los meses de menor concentración de ozono son los meses de mayo y junio. Esta misma estacionalidad se observa en los puntos en que se utilizan métodos pasivos para la medición del ozono (ver figuras18 y 20 a 27) y se repite año a año desde que se empezó el monitoreo de ozono. En la Figura 20: podemos ver que esta estacionalidad se establece en todos los puntos de monitoreo pasivo del ozono, con excepción del sitio en instalado en PT, donde se observa un aumento de los niveles de ozono en invierno (junio a julio). Esta estacionalidad es lo que se espera de un contaminante secundario como el ozono en un punto periférico de la ciudad, que se forma esencialmente gracias a la presencia de contaminantes primarios como hidrocarburos volátiles y NO2. En las figuras 18 y 19 se muestran los promedios diarios de: máximos de 1h, máximos de 8h y promedios de 24h, medidos en las estaciones de SEMAPA y Parque Kanata, con monitores automáticos. La estación del Parque Kanata presenta, el año 2009, un promedio anual de 8,7 µg/m3, muy por debajo de los 25,6 µg/m3 que se observaron el 2008, esta fuerte disminución no guarda relación con los datos medidos con monitores 19
Universidad Católica Boliviana San Pablo pasivos cuyos valores correspondientes son: 15,2 µg/m3 (2009) y 18,0 µg/m3(2008). No se tiene una hipótesis plausible para explicar esta fuerte disminución de ozono en la estación de Parque Kanata, pero puede que se deba a la presencia de ramas de eucalipto y molle cercanas al punto de toma de muestra que interfieren con la medición; habría que podar estas ramas. En la estación de SEMAPA el promedio anual 2009 es de 26,9 µg/m3; el año 2008 el promedio anual en la estación de SEMAPA fue de 26,7 µg/m3, lo que muestra que los niveles de ozono en esta zona se mantuvieron estables. Los valores correspondientes, medidos con tubos pasivos, son los siguientes: 26,9 µg/m3 (2008) y 23,2 µg/m3 (2009), indicando una ligera disminución de la concentración de ozono en este punto. Max 8h
SEMAPA: O3 promedios 2009
Promedio diario Máx 1h
120,0
100,0
] m / g µ µ [
3
3
80,0
60,0
O 40,0
20,0
0,0 01.01
20.02
11.04
31.05
20.07
08.09
28.10
17.12
Fecha
Figura 18: Promedios diarios de 1h, 8h y 24h de ozono, calculados para la estación de SEMAPA, zona norte de la ciudad,, durante el año 2009.
20
Universidad Católica Boliviana San Pablo Max 8h
Parque Kanata: O3 promedios 2009
Promedio diario Máx 1h
120,0
100,0
] m / g µ µ [
3
3
80,0
60,0
O 40,0
20,0
0,0 01-ene 29-ene
26-feb
26-mar 23-abr 21-may 18-jun
16-jul
13-ago 10-sep
08-oct
05-nov
03-dic
Fecha
Figura 19: Promedios diarios de 1h, 8h y 24h de ozono, calculados para la estación del Parque Kanata, extremo sur de la ciudad, durante el año 2008. En general observamos que existe una buena correspondencia entre los datos obtenidos con monitores automáticos y los datos obtenidos con monitores pasivos en cuanto a la variación relativa de la concentración de ozono a lo largo del año, y también en cuanto a los valores absolutos. En la estación de SEMAPA el promedio anual del 2009 fue de 26,9 µg/m3, según lo monitores automáticos y 23,2 µg/m3, según los pasivos (16 % de diferencia), y en la estación de Parque Kanata fue de 8,7 µg/m3, según los monitores automáticos y 15,2 µg/m3 según los monitores pasivos (75% de diferencia). Tanto los automáticos como los pasivos señalan al Parque Kanata como el sitio de menor contaminación por ozono. En la Figura 20: se muestran los promedios semanales de ozono medidos por tubos pasivos. Podemos observar que la variación anual es muy similar a la medida por métodos automáticos, sobre todo en la estación de SEMAPA. Incluso es posible distinguir en ambas gráficas un episodio de contaminación por ozono que se produjo a fines de octubre, debido eventualmente a la fuerte radiación solar y la ausencia de lluvias. Con los tubos pasivos se detectó un fuerte aumento de los niveles de ozono en septiembre y noviembre. Es de destacar el fuerte aumento de ozono que se produce en la estación de Parque Tunari en la época de invierno. En los demás sitios el nivel de ozono tiende a disminuir, debido al aumento de la contaminación por hidrocarburos volátiles y la disminución de la radiación solar. Por otra parte, el mes de octubre se tuvieron niveles bajos de ozono en relación a años anteriores, debido eventualmente a frecuentes días nublados este mes. El año 2009, al igual que en años anteriores, se nota un incremento de la contaminación por ozono en la segunda parte del año que tiene cierta correlación con el incremento de la contaminación por NO 2, hidrocarburos volátiles y la intensidad de radiación solar. Se produjeron episodios de contaminación que parecen estar asociados con fechas festivas como el 6 de agosto, 14 de septiembre y otros eventos en los que se perturba el tráfico vehicular por desfiles y otras actividades, que causan un incremento de las emisiones. 21
Universidad Católica Boliviana San Pablo
Monitoreo semanal de Ozono 2009: tubos pasivos 70,0
DC
60,0
PK PT SE
50,0
UC
] 3 m / g µ µ [ 340,0 O
VI
30,0
20,0
10,0
0,0 01/01/09 29/01/09 26/02/09 26/03/09 23/04/09 21/05/09 18/06/09 16/07/09 13/08/09 10/09/09 08/10/09 05/11/09 03/12/09 31/12/09 Fecha Promedio
Figura 20: Promedios semanales de la concentración de ozono en las diferentes estaciones de monitoreo pasivo de la red MoniCA durante el año 2008.. Los promedios anuales medidos con tubos pasivos se muestran en la Figura 21:. Las estaciones de SEMAPA y Parque Tunari son las que presentan mayor concentración de ozono; el promedio anual en estas estaciones es de de 23,2 (28,2 año 2008)(SE) y 21,6 (26,4 año 2008) (PT) µg/m3, respectivamente. Esta tendencia a disminuir se observa en prácticamente todos los sitios de monitoreo. Analizando los valores anuales promedio obtenidos en los diferentes sitios de muestreo (ver Figura 21:), queda claro que la contaminación con ozono es mayor en los puntos situados en la periferia de la ciudad, sobre todo hacia el norte y el oeste de la ciudad; la estación de SEMAPA (SE) presenta la mayor concentración promedio anual, seguida por la estación de Parque Tunari (PT). Ambas estaciones se encuentran al norte de la ciudad. La siguiente zona es la zona oeste, donde se encuentra la estación de Viaducto (VI). El centro de la ciudad presenta concentraciones relativamente bajas de ozono, esto debido a que, la presencia de hidrocarburos volátiles en esta región impide la formación y persistencia del ozono. Esta distribución espacial de la contaminación por ozono es consistente con el régimen de vientos que tiene la ciudad. Durante el día los vientos vienen del sur debido al viento anabático de montaña, provocado por la presencia de la cordillera del Tunari en la zona norte (ver Figura 34:), durante la noche y en ciertas épocas del año tenemos vientos del este que arrastran la contaminación hacia el oeste de la ciudad.
22
Universidad Católica Boliviana San Pablo O3: Promedios anuales por sitio, año 2009 60,0
50,0
40,0 ] 3 m / g 30,0 µ µ [ 3
O
21,6 20,0
15,4
23,2 19,5
15,2 10,0
10,0 0,0
0,0 DC
PK
PC
PT
SE
UC
VI
Estación de Monitoreo
Figura 21: Promedios anuales de ozono, medidos con tubos pasivos en los sitios de muestreo de la red MoniCA el año 2009. Las figuras 22 a la 27 muestran la variación estacional en seis sitios diferentes de monitoreo de ozono. Es interesante observar que la concentración de ozono sigue muy de cerca la intensidad de radiación solar. Los meses con mayor concentración de ozono son: marzo y abril en el verano y, septiembre y noviembre, en la primavera. Por alguna causa indeterminada, el mes de octubre disminuyen los niveles de ozono en todos los sitios de medición, este comportamiento se registra ya varios años. Esta misma estacionalidad se observa en los datos obtenidos con los monitores automáticos.
23
Universidad Católica Boliviana San Pablo Jayhuaico/Parque Kanata 80,0 70,0
] 60,0 m / g µ µ [ 50,0 3 O n ó 40,0 i c a r t n 30,0 e c n o C 20,0
3
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0 0,0 Enero Febrero Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto Sept.
Oct.
Nov.
Dic.
Mes
Figura 22: Promedios mensuales de la concentración de ozono en la estación de Jayhuaico, medidas por métodos pasivos desde el 2002 al 2009. El monitor pasivo se trasladó al Parque Kanata el año 2007.
Parque Tunari 80,0 70,0
] 60,0 m / g µ µ [ 50,0 3 O n ó i 40,0 c a r t n 30,0 e c n o C 20,0
3
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0 0,0 Enero Febrero Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto Sept.
Oct.
Nov.
Dic.
Mes
Figura 23: Promedios mensuales de la concentración de ozono en la estación de Parque Tunari, medidas por métodos pasivos desde el 2002 al 2009.
24
Universidad Católica Boliviana San Pablo SEMAPA 80,0 70,0
] 60,0 m / g µ µ [ 50,0 3 O n ó 40,0 i c a r t n 30,0 e c n o C 20,0
3
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0 0,0 Enero Febrero Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto Sept.
Oct.
Nov.
Dic.
Mes
Figura 24: Promedios mensuales de la concentración de ozono en la estación de SEMAPA, medidas por métodos pasivos desde el 2002 al 2009.
Muyurina/UCB 80,0 70,0
] 60,0 m / g µ µ [ 50,0 3 O n ó 40,0 i c a r t n 30,0 e c n o C 20,0
3
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0 0,0 Ene ro
Feb rero Marzo
Ab ril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Sep t.
Oct.
No v.
Dic.
Mes
Figura 25: Promedios mensuales de la concentración de ozono en la estación de Muyurina/UCB, medidas por métodos pasivos desde el 2002 al 2009.
25
Universidad Católica Boliviana San Pablo Viaducto 80,0 70,0
] 60,0 m / g µ µ [ 50,0 3 O n ó 40,0 i c a r t n 30,0 e c n o C 20,0
3
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0 0,0 Ene ro
F ebre ro Marzo
Ab ril
Ma yo
Ju nio
J ulio
Ag os to
Sep t.
Oc t.
No v.
Dic.
Mes
Figura 26: Promedios mensuales de la concentración de ozono en la estación de Viaducto, medidas por métodos pasivos desde el 2003 al 2009
Demerio Canelas 80,0 70,0
] 60,0 m / g µ µ [ 50,0 3 O n ó 40,0 i c a r t n 30,0 e c n o C 20,0
3
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0 0,0 Ene ro
Feb rero Marzo
Ab ril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Sep t.
Oct.
No v.
Dic.
Mes
Figura 27: Promedios mensuales de la concentración de ozono en la estación de parque Demetrio Canelas, medidas por métodos pasivos desde el 2003 al 2009
26
Universidad Católica Boliviana San Pablo O3: Promedio anual por sitio 60,00
] m50,00 / g µ µ [ 3 40,00 O e d n 30,00 ó i c a r 20,00 t n e c n 10,00 o C
3
23,2
21,6
19,5 15,4
15,2
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
10,0
0,0
0,00 DC
JH/PK
PC
PT
SE
UC
VI
Sitio
Figura 28: Promedios anuales en los diferentes sitios de muestreo de ozono por tubos pasivos desde el año 2002 al 2009. A partir del 2007 se dejó de medir en el sitio de Plaza Colón (PC). En cuanto a la tendencia de la contaminación por ozono, parece establecerse una disminución en los niveles de ozono en toda la ciudad, tal como lo muestra la Figura 28:, donde se refleja la evolución de los últimos 8 años. Hasta el año 2005 el comportamiento era más bien caótico con una tendencia al aumento, sin embargo a partir de este año, la tendencia de los niveles de ozono es a disminuir en todos los sitios de muestreo. El promedio anual de todas las estaciones el año 2007 fue de 28,5 3 3 µg/m , para el año 2008 este promedio bajó a 21,1 µg/m , y para el año 2009 el 3 promedio anual global es de 18,3 µg/m lo que representa una disminución global del 13,3% en este contaminante en relación al año anterior. La misma tendencia la muestran los monitores automáticos entre el 2008 y el 2009; aunque no en la misma proporción. Esta disminución en la contaminación por ozono, no necesariamente indica una disminución de la contaminación, pues puede que se deba esencialmente al cambio en la relación entre hidrocarburos volátiles y dióxido de nitrógeno que está siendo generada por un mayor tráfico vehicular y las emisiones generadas el parque vehicular que, cada vez más, utiliza gas natural. Si analizamos los riesgos para la salud que implica el ozono constatamos que, ni en SEMAPA ni en el Parque Tunari se supera el límite establecido por la norma boliviana de 236 µg/m3. Tampoco se sobrepasó el valor guía la OMS de 100 µg/m3 para máximos de 8 horas. Esto debido a la tendencia sostenida en los últimos años a una disminución en los niveles de ozono. Esta reducción de la contaminación por ozono es un signo positivo, pero puede que no implique necesariamente que, globalmente, tengamos una mejora de la calidad del aire; es posible que la disminución del ozono se deba esencialmente al aumento de la emisiones de COV’s asociados a las emisiones de NO2, que destruyen el ozono e impiden su formación.
27
Universidad Católica Boliviana San Pablo 3.4 Monitoreo de SO2 El dióxido de azufre es un contaminante emitido principalmente por procesos de combustión que utilizan combustibles que contienen azufre. Afortunadamente, los combustibles que se utilizan en la ciudad de Cochabamba para los vehículos tienen bajos contenidos de azufre, esto redunda en emisiones muy bajas por parte del parque automotor. Sin embargo, existen otras fuentes de emisión como algunas fuentes puntuales y de área que utilizan como combustible carbón o leña; tal vez la principal fuente de emisiones de SO2 en la ciudad de Cochabamba se deba a las ladrilleras en la zona sur y el consumo doméstico de leña para la cocina. El SO2 tiene efectos tóxicos tanto agudos como crónicos. Los efectos agudos se revelan esencialmente como irritaciones del sistema respiratorio, disminución de la oxigenación e incremento de las crisis de asma. También se manifiestan problemas y afecciones cardiacas provocados por el SO 2. La toxicidad crónica del SO2 se pone en evidencia mediante estudios epidemiológicos que analizan la mortalidad y la morbilidad de las poblaciones expuestas; sobre todo en enfermedades respiratorias en niños y personas adultas. En muchos casos es difícil diferenciar el efecto del SO2 por la presencia de otros contaminantes asociados como las partículas en suspensión. El último update de la OMS establece un valor guía de 500 µg/m3 para exposiciones de 10 minutos y de 20 µg/m3 para promedios de 24 h. Estos valores han sido reducidos considerando nuevas evidencias epidemiológicas de la toxicidad del SO 2. Anteriormente se tenía un límite de 125 µg/m3 para promedios diarios y de 50 µg/m3 para promedios anuales, pero se ha podido constatar que existen efectos tóxicos significativos a concentraciones menores. En la nueva versión ya no se establece un promedio anual debido a que el promedio diario subroga el valor anual y asegura un riesgo menor para intoxicaciones crónicas. La legislación boliviana establece un límite de 365 µg/m3 para promedios de 24h y de 80 µg/m3 para el promedio anual. Obviamente estos valores tienen que ser revisados a la luz de los nuevos conocimientos sobre la toxicidad del SO 2 generados por estudios recientes.
3.4.1
Metodología de monitoreo de SO 2
El dióxido de azufre es monitoreado únicamente en la estación del Parque Kanta, en la zona sur de la ciudad. Este sitio se caracteriza por ser de alto tráfico vehicular. Se utilizan un equipo de la firma API, modelo 100 A. El equipo es calibrado cada dos semanas o cuando es necesario, de acuerdo a los chequeos de zero y span. La calibración se hace utilizando un gas patrón de la firma Scout-Martin y un sistema de dilución para conseguir las concentraciones necesarias para la calibración. Se mide la concentración a intervalos de 5 segundos y cada 15 minutos de registra el valor promedio del periodo, durante todo el año. Los valores registrados son luego procesados, analizados y validados, eliminando aquellos valores que tengan algún vicio o falla que los invalide.
3.4.2
Resultados del monitoreo de SO 2
En la estación de Parque Kanta se mide la contaminación producida esencialmente por los vehículos automotores y algunas industrias de la zona sur. Como el combustible que se utiliza en la ciudad de Cochabamba tiene muy poco azufre, las emisiones de SO2 de los vehículos no son muy importantes. La figura 27 muestra un resumen de las medidas realizadas a través de los promedios diarios de 24 h y los máximos diarios de 15 minutos. De acuerdo a los resultados obtenidos, en ningún momento se superan los valores guía de la OMS establecidos para efectos tóxicos agudos (500 µg/m3 en 10 min.). En
28
Universidad Católica Boliviana San Pablo ninguna ocasión, se sobrepasó el nuevo valor guía de la OMS para 24h que es ahora de 20 µg/m3, ni siquiera después del día de San Juan. Las mayores concentraciones se miden cerca de las fiestas de San Juan, que pueden ser causadas por el uso de fuegos de artificio. El promedio anual en esta estación el año 2009 fue de 6,4 µg/m3, algo inferior al promedio del 2008 que fue 7,0 µg/m3. De manera general se ve una clara tendencia a tener mayores valores en los meses de invierno, junio y julio, lo que es consistente con una menor ventilación de la ciudad debido a una mayor incidencia de la inversión térmica y una reducción de la altura de mezcla en estos meses Si asumimos que los últimos valores guía de la OMS deben ser tomados en cuenta para valorar el riesgo para la salud, llegamos a la conclusión de que los niveles de SO2 afectan poco la salud de la población, incluso considerando efectos de intoxicación crónica. Los efectos agudos de la contaminación por SO2 deben ser mínimos ya que los valores medidos están muy por debajo de los valores guía de la OMS.
Parque Kanata 2009: Promedios diarios de SO 2 60 promedio 24 h Máx. 15 min. Máx de 1 h
50
] m / g µ µ [ 2 O S
40
3
30
20
10
0
t y v i c i c u l b r n e n e e b m a r u n 6 - j g o - s e p - d - o c 5 - n o 3 - d - a m a 8 - j - e - e 2 6 - f - a 1 8 3 1 0 1 9 3 6 1 0 3 1 0 2 0 1 0 2 1 2 2
Figura 29: Promedios diarios de 24 h, máximos diarios de 1 h y máximos diarios de 15 minutos para la concentración de SO 2, medidos en la estación de la Parque Kanta, zona sur de la ciudad, en el año 2009.
3.5 Monitoreo de CO El monóxido de carbono es un gas emitido por los procesos de combustión, principalmente cuando éstos se producen con una combustión incompleta del combustible por falta de oxígeno en el proceso. Las fuentes de emisión de CO son muy diversas y las más importantes son de origen natural, pero en los centros urbanos, los vehículos son una fuente importante de este contaminante primario. También se pueden tener otras fuentes significativas como el uso doméstico de leña o carbón y algunos procesos industriales que generan CO. En el caso de las emisiones vehiculares, el estado del motor del vehículo en cuanto a su regulación y mantenimiento es determinante para sus emisiones de CO. 29
Universidad Católica Boliviana San Pablo Los efectos tóxicos en el ser humano pueden ser agudos o crónicos. Los efectos agudos de caracterizan por dolores de cabeza y somnolencia, si la concentración es muy elevada provoca la muerte por asfixia ya que CO en la sangre reduce la capacidad de transporte de oxígeno. En cuanto a sus efectos crónicos, agrava las dolencias crónicas del corazón y pulmones. Las normas bolivianas para este contaminante asumen los mismos valores que los valores guía de la OMS: 10 mg/m3 para promedios diarios máximos de 8 h y, 30 mg/m3 para promedios diarios máximos de 1h. No se establecen valores para periodos más largos de tiempo ya que no se ha evidenciado efectos crónicos a menores concentraciones.
3.5.1
Metodología de monitoreo del CO
El año 2008 el CO se midió en la estación de SEMAPA en la zona norte de la ciudad, con tráfico vehicular moderado. Se utilizan equipos de monitoreo automático de marca API, modelo 300. El equipo es calibrado cada dos semanas o cuando es necesario, de acuerdo a los chequeos de zero y span. La calibración se hace utilizando un gas patrón de la firma Scout-Marrin y un sistema de dilución para conseguir las concentraciones necesarias para la calibración. Se mide la concentración a intervalos de 5 segundos y cada 15 minutos de registra el valor promedio del periodo, durante todo el año. Los valores registrados son luego procesados, analizados y validados, eliminando aquellos valores que tengan algún vicio o falla que los invalide. Este equipo es más delicado y propenso a fallas, por lo que se hace necesario especial cuidad en su mantenimiento y calibración.
3.5.2
Resultados del monitoreo de CO
A inicios del año 2009, el equipo de monitoreo de CO fue trasladado de la estación de SEMAPA a la estación del Parque Kanata, esto porque los niveles de CO en la zona de SEMAPA son muy bajos, al estar el Parque Kanata más cerca de las emisiones de ladrilleras y otras industrias, se espera tener mayores niveles de CO en esta zona. En la estación de Parque Kanta se empezó a medir CO a partir del 12 de marzo de 2009. Un resumen de los resultados del monitoreo se muestra en la Figura 30:. En ningún momento se supera los valores de la norma boliviana ni los valores guía de la OMS. El promedio de los datos medidos entre marzo y diciembre de 2009 es de 1,1 mg/m 3, algo superior a los 0,8 mg/m 3 en promedio medido en la estación de SEMAPA el 2008. Esto es de esperar pues en la estación de SEMAPA no existen muchas fuentes de emisión de este contaminante y la zona está relativamente bien ventilada; en el sitio de Parque Kanata, se tiene mayor tráfico vehicular e importantes fuentes fijas de emisión de CO como las ladrilleras artesanales y otras industrias que queman combustibles fósiles en grandes cantidades. Sin embargo, se pudo verificar que la diferencia no es muy importante. La variación temporal que se observa en los niveles de CO confirman nuevamente que las inmisiones en los meses de invierno están fuertemente influenciadas por los fenómenos climáticos, inversiones térmicas y menor altura de mezcla. Prácticamente en los meses de junio y julio, los niveles de inmisiones se duplican debido a estas causas. También se observa un repunte de la contaminación en el mes de diciembre en la zona de Parque Kanata ya que en esta región se instala la feria navideña y se tiene en consecuencia mayor tráfico vehicular y embotellamientos frecuentes en la zona.
30
Universidad Católica Boliviana San Pablo Parque Kanata: CO promedios 2009
Max 8h Promedio diario Máx 1h
10,0 9,0 8,0 7,0
] m / g m [
3
3
O
6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 01-ene 29-ene 26-feb 26-mar 23-abr 21-may 18-jun
16-jul
13-ago 10-sep 08-oct 05-nov 03-dic
31-dic
Fecha
Figura 30: Valores diarios promedio de CO en la estación de Parque Kanata el año 2009.
4
Información meteorológica
La red MoniCA posee una estación m eteorológica ubicada en la estación de monitoreo de SEMAPA, en la zona norte de la ciudad. En esta estación se miden las siguientes variables: temperatura, humedad, radiación solar, precipitación pluvial y velocidad y dirección del viento. El año 2009, por razones técnicas, no se pudo obtener datos meteorológicos desde el 27 de noviembre al 31 de diciembre. A continuación presentamos el resumen de los valores medidos para estas variables, en los anexos se encuentra el detalle de todos los valores medidos.
31
Universidad Católica Boliviana San Pablo Media Máximo Mínimo
35,0 30,0
] 25,0 C º [ a r 20,0 u t a r e 15,0 p m e T 10,0
5,0 0,0
e e a r e n e n m 0 1 3 1 0 2
r a b 0 1
y y m a m a 0 1 3 1
n j - u 3 0
l p j g o - u 0 - s e - a 3 8 9 2 2
v c t n o - o 8 2 2 7
i c - d 7 2
Fecha
Figura 31: Temperatura máxima, media y mínima diarias a lo largo del año 2008, en la estación de SEMAPA. La temperatura media durante al año 2009 fue de 17,8ºC (17,5 ºC el año 2008), según las medidas en la estación de SEMAPA. La temperatura más elevada se registró el 10 de octubre con 33,1 ºC y la más baja el 18 de junio con 2,3 ºC. Las máximas variaciones de temperatura se registran en invierno donde se llegan a tener variaciones de hasta 23 ºC en un mismo día (ver figura 29). La figura 30 muestra un resumen de la humedad relativa durante el año 2009. La humedad relativa promedio anual es de 49,7 % en la estación de SEMAPA. Como es de esperar los valores más bajos se registran durante el invierno cuando la humedad promedio ronda los 37% y la humedad aumenta en verano, durante la época de lluvias cuando la humedad llega a valores alrededor del 75%. Durante el día lo valores mínimos de humedad se registran a primeras horas de la tarde, cuando se alcanzan las mayores temperaturas. Los valores máximos se observan por la mañana justo después de la salida del sol, coincidiendo con los mínimos diarios de temperatura.
32
Universidad Católica Boliviana San Pablo 120 Media Máximo Mínimo
100
] % [ a v i t a l e R d a d e m u H
80
60
40
20
0
a r n e n e - e - e - m 1 1 2 0 3 0
y y b r - a m a m a 1 0 0 1 3 1
l p j g o - u 0 - s e - a 3 8 9 2 2
n j - u 0 3
t v c o n o 8 7 2 2
i c - d 7 2
Fecha
Figura 32: Humedad relativa máxima, media y mínima diaria, durante el año 2009 en la estación de SEMAPA.
25,0
Promedio Máximo Mínimo
20,0 ] s / m 15,0 [ n e d a d i c 10,0 o l e V
5,0
0,0
r e e a r a y a y a b e n e n m m m 1 0 0 1 3 1 0 2 0 1 3 1
n j - u 0 3
l j e p g o - u s a 0 3 2 8 2 9
v c t - o 7 - n o 8 2 2
i c - d 7 2
Fecha
Figura 33: Velocidad del viento en la estación de SEMAPA en el año 2008, se muestran los promedios diarios y los máximos y mínimos diarios. La figura 31 muestra un resumen de los datos de la velocidad del viento. La velocidad promedio anual el año 2009 fue de 3,20 m/s, algo menor al promedio de 200 que fue de 3,4 m/s. La máxima velocidad de viento se registró el 8 de agosto con 21,7 m/s 33
Universidad Católica Boliviana San Pablo (78,1 km/h). La intensidad de los vientos es bastante estable a lo largo de todo el año, aunque se produce un ligero aumento en los meses de agosto y septiembre, donde también se registran los vientos más fuertes. En cuanto a la dirección de los vientos, el comportamiento varía poco a lo largo del año. La Figura 34: muestra la distribución anual de la dirección de vientos, en esta figura vemos que los vientos provienen esencialmente del cuadrante este-sur. En las figuras 35 y 36 se muestran las rosas de vientos del mes de abril y del mes de agosto que son representativos de estas épocas del año. Podemos observar diferencias que refleja el comportamiento de los vientos en estas dos épocas del año. A finales del verano, durante el día, el viento viene del sur y suroeste, y durante la noche el viento viene del nor-este y nor-oeste. En el invierno los vientos provienen del sur durante el día y del este durante la noche. Dirección de vientos 2009
N NNO
25,00%
NNE
20,00% NO
NE 15,00%
ONO
10,00%
ENE
5,00% O
0,00%
E
OSO
ESE
SO
SE
SSO
SSE S
Figura 34: Distribución de la dirección del viento durante el año 2009, en la estación de SEMAPA. N N NNO
NNO
12
NNE
NO
NE 15
NE
8
ONO
6 ONO
10
ENE
ENE
4
5
2 O
NNE
20
10 NO
25
O
0
0
E
E c
c
OSO OSO
ESE
ESE
SO
SE
SSO
SSE S
Día
SO
SE
SSO
SSE S
Noche
Figura 35: Dirección del viento en la estación de SEMAPA. La figura de la izquierda muestra la rosa de vientos durante el día y la de la derecha durante la noche en el mes de abril del 2009. 34
Universidad Católica Boliviana San Pablo N
N NNO
16
NNO
NNE
14
NNE
40
12
NO
50
NO
NE
NE 30
10 8 ONO
ONO
ENE
6
20
4
ENE
10
2 O
0
O
E
0
OSO
OSO
ESE
SO
ESE
SO
SE
SSO
E c
c
SE
SSO
SSE
SSE S
S
Día
Noche
Figura 36: Dirección del viento en la estación de SEMAPA. La figura de la izquierda muestra la rosa de vientos durante el día y la de la derecha durante la noche en el mes de agosto del 2009. Un resumen de la información recogida en cuanto a la radiación solar se muestra en la Figura 37:. En esta figura apreciamos los máximos de radiación diarios, la radiación diaria promedio y la energía incidente diaria. La máxima intensidad de radiación de registró el 4 de febrero con 1.088 W/m2, y la máxima energía diaria incidente el 1 de diciembre 7,31 kWh/(m 2 día). La energía incidente promedio anual el año 2008 fue de 4,08 kWh/(m2 día).
1200
1000
Máximo diario Promedio diario Energía incidente
] m / 800 W [ r a l o S 600 n ó i c a 400 i d a R
2
200
0
8,0
] ) a í d 6,0 2 m ( / 5,0 h W k 4,0 [ e t n 3,0 e d i c n 2,0 I a í g 1,0 r e n E 0,0 7,0
-1,0
v o p i c u l c t b r a y m a y n e e n e m a r u n 0 j j a e a g 8 - s e 8 - o 7 - n o 7 - d m 0 1 3 1 1 9 2 3 2 0 2 2 0 3 2 0 2 0 1 3 1 Fecha
Figura 37: Radiación solar medida en la estación de SEMAPA, a lo largo del año 2009, se muestra el promedio diario y el máximo diario (eje de la izquierda) y la energía diaria incidente (eje de la derecha, línea gruesa).
35
Universidad Católica Boliviana San Pablo 50,0 ] h / m m [ d a d i s n e t n I , ] m m [ n ó i c a t i p i c e r P
Máximo Intensidad Precipitación diaria
45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0
r y e e b n a r a b - m a 2 j e n - u e n 4 - f e m 9 1 8 3 6 1 2 1 2 2 1
v p o p i c c t j u l 9 - 5 - a g 1 - s e 8 - s e 5 - o 1 - n o 1 8 - d 2 2 2 Fecha
Figura 38: Precipitación pluvial e intensidad de precipitación a lo largo del año 2009.Notar que no se pudo medir todo el mes de diciembre por lo que no se tiene ningún valor de precipitación para este mes. La precipitación pluvial y la intensidad de las lluvias se muestran en la Figura 38:. Como es habitual, el periodo de lluvias se concentra en los meses de noviembre a marzo. La precipitación anual fue de 455,2 mm, sin incluir el mes de diciembre; en este mes llueven unos 140 mm, por lo que podemos estimar unos 595 mm de lluvia para el año 2009. La mayor intensidad de lluvia se registró el 18 de enero con 44,0 mm/h.
5
Análisis de la continuidad y Calidad del monitoreo
Como es normal en una red de monitoreo de la calidad del aire, en particular con equipos automáticos, se produjeron algunos percances con los equipos que provocaron la pérdida de información y en algunos casos el registro de datos que no son confiables. En la tabla 3 presentamos los datos de continuidad de las medidas y una apreciación de la calidad de los datos registrados. Las fallas en los equipos se deben a problemas internos y a soporte externo. Los cortes de luz son frecuentes. En algunos casos se observa que existen problemas en la calibración de los equipos de monitoreo. Se ha podido establecer que las principales fallas ser produjeron en los equipos de monitoreo de NO 2 que también son los equipos más delicados en su operación por la complejidad del método de medición. Los monitores automáticos de ozono y SO2, son más estables y proveen de valores más confiables. También se ha detectado algunos sesgos introducidos por el proceso de validación y corrección de los datos. En cuanto a la calidad de los datos del monitoreo pasivo, se han realizado varios controles de calidad utilizando tubos preparados por la empresa PASSAM y expuestos en Cochabamba que luego fueron comparados con los preparados en nuestros laboratorios. Las diferencias se han mantenido dentro del rango de incertidumbre propio del método. En cuanto a la continuidad de este método de monitoreo, el año 36
Universidad Católica Boliviana San Pablo 2008 no se tuvieron muchas dificultades por lo que se recolectaron casi todas las mediciones programadas (se recolectaron 94,2% de las mediciones programadas). El monitoreo de PM10 no se realiza en las condiciones ideales pues no se cuenta con los ambientes de atmósfera controlada que recomiendan los métodos de pesado de los filtros. Sin embargo, se tiene el cuidado de ambientar los filtros en una cámara aislada y con desecante (silicagel) para eliminar la humedad, antes de pesarlos; luego de la recolección, se ambienta nuevamente el filtro antes de pesarlos nuevamente para determinar la masa de partículas recolectadas. El flujo de muestreo es controlado periódicamente de manera a mantenerlo dentro del rango aceptado. La falta de filtros fue uno de los principales problemas en la medición de PM 10. En el sitio de Parque Kanata se realizaron el 83% de las mediciones programadas y en el sitio del SAR el 60. Globalmente se hicieron 261 de las 364 mediciones programadas (72%).
Tabla 2:
Continuidad y calidad de las medidas realizadas el año 2009 con equipos automáticos Parámetro
NO2
Estación
Datos validados
Calidad de los datos
SEMAPA
80,5 %
Regular, se detectaron incoherencias en el comportamiento de los valores de concentración
Parque Kanata
75,8 %
Mala, los valores son incoherentes con el comportamiento normal de la concentración de NO2.
SEMAPA
95,6%
Buena.
Parque Kanata
94,8%
Regular, por algún motivo, los valores son más bajos de lo esperado.
SO2
Parque Kanta
88,9 %
Buena, salvo algunos valores anormales que pueden ser fruto de una fuente puntual ocasional
CO
Parque Kanta
75,7 %
No se monitoreó la primera parte del año por el proceso de instalación del equipo.
PM10
Parque Kanta
82,0%
Buena
Temperatura
SEMAPA
81,9%
Buena, no se midió el mes de diciembre
Humedad
SEMAPA
80,5 %
Buena, no se midió el mes de diciembre
Radiación solar
SEMAPA
81,9 %
Buena, no se midió el mes de diciembre
O3
37
Universidad Católica Boliviana San Pablo Parámetro
Estación
Datos validados
Calidad de los datos
Velocidad del viento
SEMAPA
81,9 %
Buena, no se midió el mes de diciembre
Dirección del viento
SEMAPA
81,9 %
Buena, no se midió el mes de diciembre
Precipitación pluvial
SEMAPA
90,3%
Buena, no se midió el mes de diciembre
6
Evaluación del impacto de la contaminación en la salud
Con el propósito de complementar la información presentada en el presente informe, incluimos un análisis del impacto en la salud causados por la contaminación del aire. Esta evaluación se hace utilizando el programa AirQ y la metodología descrita en sus manuales [2]. Para mayor información sobre esta metodología favor revisar el artículo presentado en el anexo. Los datos esenciales para esta estimación son: la población afectada, la mortalidad y la incidencia de IRAs en el Cercado. La tabla muestra esta información que es obtuvo a partir de datos publicados por el INE y el SNIS.
Tabla 1.
Población expuesta, incidencia de mortalidad y morbilidad en la ciudad de Cochabamba en los años de estudio, expresada en número de casos por 100.000 habitantes por año. Fuente: [5][6][7]. Año
Impacto en la Salud
2005
Población expuesta a
2006
2007
2008
2009
586.857
595.254
603.342
611.068
851
836
821
814
814
18.752
20.410
22.310
15.089
23.435
578.219
Incidencias Mortalidad totala Infección Respiratoria Aguda
(IRA)b
A partir de la información en de la tabla 1 y los datos de los contaminantes criterio medidos por al red MoniCA, es posible estimar la proporción atribuible (PA) de casos y el número efectivo (NE) de casos atribuibles a la contaminación atmosférica, en función de los diferentes indicadores criterio medidos. En la siguiente tabla se presentan los valores obtenidos para los últimos años:
Tabla 2.
Proporción atribuible (PA) y casos atribuibles (NE) a la contaminación atmosférica en los años 2005 a 2009, de casos de muerte e IRAs.
Impacto en la Salud
Parámetro
Muertes
Año 2005
2006
2007
2008
2009
PA
NE
PA
NE
PA
NE
PA
NE
PA
NE
PM10 promedio de 24h
4,2%
209*
4,0%
194
4,3%
211*
3,2%
161
4,4%
219
O3 máximo diario de 8h
1,5%
74
0,53%
26
0,39%
19
0,3%
15
0,1%
7
38
Universidad Católica Boliviana San Pablo Impacto en la Salud
Parámetro
Año 2005 PA
2006 NE
PA
2007 NE
PA
2008 NE
O3 máximo diario de 1h
IRAs
2009
PA
NE
PA
NE
0,1%
6
0,06%
3
SO2 promedio de 24 h
0,3%
16
0,08%
4
0,02%
1
0,06%
3
0,04%
2
NO2 máximo diario de 1 h
0%
0
0%
0
0%
0
0,0%
0
0,0%
0
PM10 promedio de 24h
4,6%
4.944
4,2%
5.079
4,6%
6.152
3,5%
3.181
4,7%
6.732
O3 máximo diario de 8h
7,4%
8.009
2,7%
3.225
2,0%
2.650
1,6%
1.430
0,7%
950
O3 máximo diario de 1h
0,5%
445
0,3%
364
SO2 promedio de 24 h
n.d.
n.d.
n.d.
n.d.
0,0%
0
0,0%
0
NO2 máximo diario de 1 h
0,02%
22
0%
0
0%
0
La tabla 2 muestra claramente que el contaminante que más impacto tiene en la salud de la población es el PM10, seguido por el ozono que tiene un impacto mucho menor. Globalmente el año 2009 podemos atribuir a la contaminación del aire unas 230 muertes producidas en el municipio del cercado y más de 8.000 infecciones respiratorias agudas. Sin embargo hay que hacer notar que todavía no se tiene estudios que establezca en riesgo relativo específico de estos contaminantes en ciudades de altura como Cochabamba. Algo que vale la pena resaltar es el comportamiento que tienen las infecciones respiratorias en todo el país. Es frecuente tener un aumento de la incidencia de IRAs en los meses de septiembre a noviembre (ver Figura 39:). Es posible que esto se deba al aumento en la cantidad de oxidantes, entre ellos el ozono, que se produce en esta época del año debido a la fuerte radiación solar y la ausencia de lluvias. Habría que realizar un estudio más profundo sobre este fenómeno.
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Figura 39: Evolución de la incidencia de IRAs el año 2008 en menores y mayores de 5 años. Se destaca el aumento a partir de la semana 33, mediados de septiembre, momento en que sube la contaminación por oxidantes. Fuente [5].
7
Conclusiones
Analizando los datos recolectados en el monitoreo de la contaminación del aire el año 2009 podemos sacar las siguientes conclusiones: En cuanto a la concentración de partículas menores a 10 micras, se ha observado un comportamiento similar al del año 2008, con una tendencia a aumentar la proporción que supera el valor guía de la OMS. La cantidad de días que se supera la norma de la OMS para promedios diarios sigue siendo muy elevada (60,5%) aunque es menor que el año 2008. El promedio anual en la estación de Parque Kanata es de 99,2 µg/m3 , mayor que al año 2008 que fue de 88,9 µg/m3. Estos niveles están muy por encima del valor guía de OMS que es de 20 µg/m3. Esto implica que el problema de la contaminación por partículas que tiene la ciudad de Cochabamba sigue siendo el más serio y urge tomar medidas para reducir la contaminación por material particulado. Alrededor de 219 muertes y 6.732 IRAs al año en la ciudad de Cochabamba pueden ser atribuidos a la contaminación atmosférica por material particulado, como se muestra en la Tabla 2. La contaminación por dióxido de nitrógeno se ha incrementado en todas las zonas de la ciudad en relación al año 2008, en un 4%, esto probablemente debido a un incremento de la flota vehicular y de la actividad en general en la ciudad. En general, no se superan los límites establecidos por la legislación boliviana; el valor guía anual establecido por la OMS se lo supera sólo en la zona central. En consecuencia, el riesgo de intoxicación aguda por NO2 es reducido y presente solamente en la zona central de la ciudad, sin embargo el riesgo de intoxicación crónica es significativo en 40
Universidad Católica Boliviana San Pablo centro de la ciudad y en varios sitios de la periferia donde el promedio anual está cerca de superar el valor guía de la OMS. Sin embargo, los casos atribuibles de muertes e IRAs a la contaminación por NO2 son prácticamente insignificantes, esto suponiendo que las mediciones de los monitores automáticos son correctas, la figura aparece diferente si consideramos los valores medidos con los monitores pasivos. Los niveles de ozono muestran una marcada tendencia a la disminución en prácticamente todos los puntos. Esta disminución se mantiene desde el año 2005, pero, no necesariamente significa una mejora en la calidad del aire, pues, lo más probable es que esta disminución se deba al aumento de las emisiones de COV debido al incremento en la flota vehicular y al uso de gas natural. Esto hace que la relación COVs/NOx sea desfavorable a la formación de ozono, pero no impide la formación de otros oxidantes. Estudios realizados por un equipo de la red MoniCA muestran que los oxidantes presentes en el aire pueden ser hasta 3 veces más elevados que el nivel de ozono. Desde el punto de vista de los riesgos para la salud, las guías de la OMS han revisado el valor guía del máximo diario de 8 h reduciéndolo de 120 a 100 µg/m3, sin embargo aún considerando este valor límite, el año 2009 no se supera este valor guía. Por lo tanto, el riesgo de intoxicación por ozono es reducido en todas las zonas de la ciudad, sin embargo es necesario vigilar la zona norte que tiene mayor concentración de ozono. De acuerdo a la evaluación de impactos sobre la salud, unas 10 muertes al año pueden ser atribuidas a la contaminación por ozono, el año 2009 y unos 1.314 casos de IRAs. La contaminación por SO 2 presenta niveles bajos en comparación con otras ciudades, gracias a que en Bolivia los combustibles que utilizan los vehículos contienen muy poco azufre; además, se han hecho algunos esfuerzos para reducir el uso de combustibles que emiten SO2 como leña, carbón y otros. Si consideramos los nuevos valores guía de la OMS para los promedios de 24 h (20 µg/m3), observamos que en la estación de Parque Kanta no se sobrepasó este límite ningún día el año 2009, por lo que podemos concluir que el riesgo de intoxicación crónica y subcrónica por SO 2 es pequeño. Los niveles de CO en el Parque Kanata son muy bajos y nunca superan los límites establecidos por la norma boliviana ni los valores guía de la OMS. Por ello este contaminante no presenta un riesgo significativo para la salud de la población. Sin embargo vale la pena seguir monitoreandolo pues existen fuentes de emisión importantes en la zona de medición. En conclusión podemos decir que el contaminante de mayor riesgo para la salud en la ciudad de Cochabamba es el material particulado, responsable de un 95% de las muertes atribuibles a la contaminación atmosférica. El dióxido de nitrógeno presenta un riesgo significativo de intoxicación crónica, con una tendencia a aumentar y en un futuro próximo superar los valores guía establecidos por la OMS. La contaminación por ozono tiende a disminuir por el aumento de las emisiones de otros contaminantes. En invierno se tienen mayores niveles de contaminación en todos los contaminantes criterio a excepción del ozono, los niveles de ozono aumentan en la primavera e inicios del verano (septiembre noviembre) y el los periodos de alta radiación solar. En este sentido se recomienda que las medidas de mitigación de la contaminación del aire que se vayan a tomar en la ciudad de Cochabamba apunten principalmente a la reducción de las emisiones de partículas y de dióxido de nitrógeno. Cochabamba, 02 de marzo de 2010. Dr. Marcos Luján
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Universidad Católica Boliviana San Pablo Departamento de Ingeniería y Ciencias Exactas Universidad Católica Boliviana San Pablo Unidad Académica Cochabamba Tel: 4293100 e-mail:
[email protected]
BIBLIOGRAFÍA [1]
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[4]
CEPIS-OMS5. 2003. Guías y normas de calidad del aire en exteriores. Revisado: 04.10.04: http://www.cepis.ops-oms.org.
[5]
SNIS-VE. 2008. Boletín Informativo. Semana Epidemiológica Nº38
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INE (Instituto Nacional de Estadística). 2007. Proyecciones de la población según municipios. La Paz-Bolivia. http://www.ine.gov.bo/cgibin/piwdie1xx.exe/TIPO (Verificado mayo 2007)
[7]
Ministerio de Salud y Deportes, 2009. Unidad Nacional de Epidemiología (http://www.sns.gov.bo/documentos/epidemiologia, acceso 02.03.10)
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Anexos Tablas de normas de calidad del aire Síntesis de datos de concentración de SO2 Síntesis de datos de concentración de NO2 Síntesis de datos de concentración de O3 Síntesis de datos meteorológicos: Velocidad de Viento Dirección del viento Temperatura y humedad Radiación solar Precipitación pluvial
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Tabla 3: Compuesto
Monóxido de carbono
Plomo
Dióxido de nitrógeno
Ozono
Guías de la OMS para contaminantes tradicionales Concentración anual en el aire ambiental [µg/m 3]
500-7000
Nivel crítico de COHb < 2,5%
Nivel de efecto observable [µg/m 3]
n.a
Factor de incertidumbre
n.a.
Valor Guía [µg/m3]
Tiempo promedio de exposición
100 000
15 minutos
60 000
30 minutos
30 000
1 hora
10 000
8 horas
0,5
1 año
200
1 hora
40
1 año
0,01-2
Nivel crítico de Pb en la sangre < 25µg Pb/l
10-150
Ligeros cambios en la función pulmonar de individuos asmáticos
365-565
Respuestas de la función del sistema respiratorio
n.a.
n.a.
120
8 horas
1000
2
500
10 minutos
250
2
125
24 horas
100
2
50
1 año
10-100
Dióxido de azufre
Efectos sobre la salud
Cambios en la función pulmonar de individuos asmáticos
n.a.
n.a.
0,5
5-400 Exacerbaciones de síntomas respiratorios en individuos sensibles
Fuente: Schwela, 1999
7.1.1
Normas de calidad del aire
Una norma de calidad del aire es una herramienta legal que “establece el límite máximo permisible de concentración de un contaminante del aire durante un tiempo promedio de muestreo determinado, definido con el propósito de proteger la salud y el ambiente” (CEPIS-OMS5, 2003). Al formular una política a partir de las guías para la calidad del aire se deben determinar algunos aspectos, como son (WHO, 2000): • • • • • • •
Protección de la proporción de la población general y los grupos susceptibles Definición de los efectos adversos Descripción de la población en riesgo La relación exposición-respuesta Caracterización de la exposición Evaluación de riesgos y su aceptabilidad Costos financieros del control de la contaminación del aire y sus beneficios
Cada país formulará las normas de calidad de aire de acuerdo a los niveles prevalentes de exposición y las condiciones ambientales, sociales, económicas y culturales de su nación. De acuerdo a estas variables, algunas veces las normativas pueden fijar concentraciones de contaminantes por encima o por debajo de los valores guía (WHO, 2000). Las variaciones de las normas entre diferentes países se deben a 1