=
Redesign
of the atmospheric monitoring network for air quality control and vigilance=
in
the of Riobamba city
Nelly Patricia Perugachi Cahueñas.[1]; Laura
Susana Cocha Telenchana[2]
Recibido: 12-04-2019 / Revisado:
28-05-209 /Aceptado: 28-06-2019/ Publicado: 25-07-2019
Abstract DOI: https://doi.org/10.33262/cienciadigital.v3i3.2.723
Key Words. Mathematic models, atmospheric pollutions,
atmospheric stability, meteorological parameters.
Resumen
Se rediseña la red =
de
monitoreo de calidad del aire para la ciudad de Riobamba, en función de los=
resultados
obtenidos mediante monitoreos de contaminantes con sensores pasivos, sensor=
es
activos, caracterización de emisiones y modelos de difusión de contaminante=
s,
se propone una red de monitoreo de contaminantes atmosféricos para el contr=
ol y
vigilancia de la calidad del aire, que cubre un mayor territorio, incluyendo
nuevas estaciones de monitoreo, con la finalidad de ajustar y mejorar los
resultados que actualmente tiene la red de monitoreo de sensores pasivos que
funciona en el cantón.
Palabras c=
laves.
Calidad
del aire, contaminantes atmosféricos, sensores pasivos, red de monitoreo.
Introducción
La
contaminación del aire es uno de los principales problemas ambientales de l=
as
zonas urbanas en el planeta, tanto en los países desarrollados, por el alto
volumen y diversificación de la producción industrial y un flujo intenso de
vehículos automotores; como en países en vías de desarrollo por causa del
desarrollo no planificado de industrias, uso de tecnologías obsoletas en la
producción, servicios y el transporte, la mala calidad del saneamiento bási=
co y
el crecimiento urbanístico no planificado [1].
La
Ciudad de Riobamba está ubicada en el centro geográfico del país, en la
cordillera de los Andes, a 2750 msnm en el centro de la hoya de Chambo, la
población según el INEC es de 225.74 habitantes, las actividades económicas=
más
importantes por su situación geográfica, siempre han sido la agricultura y
ganadería. Sin embargo, ahora no son las únicas, ya que se debe destacar ot=
ras
relacionadas al comercio, turismo, educación y ciertas actividades artesana=
les
e industriales [2],. Con este referente y en base a los resultados obtenido=
s de
la investigación se manifiesta que las emisiones de los gases a la atmosfer=
a se
deben principalmente a las fuentes móviles y fenómenos naturales como la
erosión de los suelos y la erupción del Volcán [3].
El
Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal del cantón Riobamba mantiene una
red primaria básica de monitoreo en el recurso aire desde el año 2008, la m=
isma
que inició con la instalación de estaciones de monitoreo pasivo en la zona
urbana y áreas de influencia inmediata rural aledaños a la ciudad, esta ges=
tión
además fue incidida especialmente por el proceso de erupción del Volcán
Tungurahua, con el objetivo de poseer muestras que servirán para plantear
medidas para mejorar la calidad de vida de la población del cantón. Como
soporte al monitoreo calidad del aire se ha realizado gestiones para manten=
er
convenios de cooperación mutua con la Universidad Nacional de Chimborazo, y=
con
el Distrito Metropolitano de Quito en temas de calidad del aire [ ].
Con
el fin de contribuir con la gestión ambiental y sobre la base del monitoreo=
del
aire se ha realizado el proyecto [5], “Emisiones de los gases a la atmosfer=
a y
su relación en la calidad del aire de la zona urbana de la ciudad de Riobam=
ba”,
de los resultados obtenidos y como parte de una herramienta para la gestión=
y
evaluación del aire ambiente en la ciudad se propone un rediseño de la Red =
de
Monitoreo de calidad del aire de la ciudad de Riobamba, el cual permitirá
llevar a cabo acciones en forma integral con el fin de controlar, prevenir =
y/o
mejorar de la calidad del aire para preservar la salud de la población [7].=
Metodología
Tomando
como referencia los criterios emitidos por el Ministerio de Ambiente que
menciona, “En la actualidad, las tres herramientas principales de evaluació=
n de
la calidad del aire son: monitoreo del aire ambiente; modelos; inventarios y
medición de emisiones” [7]. Se propone el rediseño de la Red de Monitoreo de
Calidad del Aire de la ciudad de Riobamba, que describa con la mayor exacti=
tud
los niveles de contaminación del aire en la ciudad, como medida para actual=
izar
y al mismo tiempo fortalecer la continuidad de las instalaciones de la red =
de
monitoreo de calidad del aire existentes, ampliar su cobertura territorial y
representatividad especial, considerando la tendencia de crecimiento
poblacional, las observaciones en los tipos de fuentes y según la actividad
económica.
Si
bien es cierto, Riobamba inicia el monitoreo de calidad del aire desde el a=
ño
2008, con tres puntos de monitoreo que hasta el año 2016 únicamente proporc=
iona
valores mensuales de SO2, NO2, como no se cuenta con =
un
registro de la contaminación en forma horaria, diaria que permitan observar
picos de mayor contaminación, además no se conocen los datos de otros
contaminantes como el O3, BTEX, pese a que en años anteriores se=
ha
observado que estos inciden en la contaminación del aire sobre todo el Benc=
eno.
Es de vital importancia establecer, actualizar una estrategia de monitoreo =
que
proporcione información más a detalle y de las zonas de mayor influencia, c=
omo
medida de control, de prevención del deterioro del aire ambiente en la ciud=
ad.
De
acuerdo a lo mencionado, el rediseño de la red de monitoreo describirá con
mayor exactitud los niveles de contaminación del aire en la ciudad, y señala
las acciones que de forma integral se ejecutaría entre el GADM Riobamba e
Instituciones educativas de nivel Superior, siendo estas factibles para su
ejecución y ajustadas a los presupuestos designados, con el objetivo de
precautelar la salud de la población, conservando y mejorando la calidad del
aire de la ciudad.
El
rediseño permitirá dar una continuidad del monitoreo pasivo y ampliar la
cobertura territorial su representatividad especial y conocer datos más
precisos de monitoreo de calidad del aire con el fortalecimiento de la red =
de
monitoreo atmosférico. Siendo esta una de las herramientas necesarias para =
la
evaluación de la calidad del aire, y, contribuyendo a que se continué con la
gestión ambiental que realiza el GAD Municipal de Riobamba realiza para
asegurar que las concentraciones de contaminantes se reduzcan o mantengan p=
or
debajo de un nivel específico o, en general, aceptables para la protección =
de
la salud humana.
Fundamentación Científico – Técnica
Una
red de monitoreo es el conjunto de estaciones de muestreo, generalmente fij=
as y
continuas, que se establecen para medir los parámetros ambientales necesari=
os
para cumplir con los objetivos fijados y que cubren toda la extensión de un
área determinada. Compara regularmente, concentraciones locales de parámetr=
os
ambientales con estándares de calidad del aire y las redes establecidas par=
a vigilancia
de alertas ambientales permiten implementar acciones en situaciones de
emergencia.
Tomando
como base criterios emitidos por la Organización Mundial de la Salud,
Organización Panamericana de la Salud principalmente y tomado como referenc=
ia
los planes de vigilancia de la Calidad del aire en Quito, se contrasta con =
la
realidad de la situación actual que se ha evidenciado en la investigación, =
de
manera de que se plantean que los objetivos sean alcanzables y las activida=
des
ejecutables dentro de un esquema legal e institucional tomando en cuenta el
apoyo político requerido.
En
este sentido el rediseño está formado en base a las herramientas principales
indicadas como necesarias para la evaluación de la calidad del aire y a su =
vez
por la inexistencia de la información requerida para un análisis integral d=
e la
gestión del recurso aire. Como consecuente, esto podrá emplearse como el pr=
imer
referente para la creación de planes operativos en este recurso.
Estrategia para el monitoreo en la ciudad de Riob=
amba
Debido
a que las decisiones que se tienen que tomar para el diseño de una red de
monitoreo dependen fundamentalmente de los objetivos de monitoreo, no exist=
en
reglas fijas y fáciles al respecto. A continuación, se presenta recomendaci=
ones
para el rediseño de la red de monitoreo de calidad del aire en base a los
objetivos establecidos en el siguiente ítem.
Definición
de los objetivos del monitoreo atmosférico
Adquirir valores de contaminación de
forma más representativa de la contaminación en la ciudad
· =
Ubicar estaciones en sectores de
influencia
· =
Determinar la calidad del aire en ba=
se a
normas y estándares
· =
Establecer bases para desarrollo de
proyectos inherentes al recurso aire
Definición de los parámetros ambientales
Se
consideran los compuestos indicadores de la contaminación atmosférica y los=
más
abundantes establecidos por la OMS, los regulados por la norma nacional y l=
os
que se monitorea en otras ciudades a nivel Nacional y estos son: bióxido de
azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx), ozono (O3), monóxido de
carbono (CO) y otros contaminantes como benceno, así como partículas
sedimentables, PM10 y PM2,5. [10]
Los
parámetros ambientales que se tendrán que medir serán los parámetros
meteorológicos y topográficos, como: dirección y velocidad del viento,
temperatura, diferencial vertical de la temperatura, humedad relativa,
precipitación, radiación solar, altitud, tipo de suelo y relieve, factores
principales que influyen en la calidad del aire ambiente.
Definición del número y sitios de muestreo
El
diseño de una red de monitoreo está directamente relacionado con la
determinación del número y distribución de los sitios de monitoreo y de su
frecuencia de muestreo [11].
Es
necesario mencionar que si bien no existe un método específico para el dise=
ño
de la red en la actualidad existen dos enfoques para plantear el mismo. El
primer enfoque utiliza un patrón de localización basado en una cuadrícula
espacial en donde se muestra información detallada en cuanto a la variabili=
dad
espacial y patrones, resultados de la exposición de contaminantes. Mientras=
que
el segundo, involucra la ubicación de estaciones de monitoreo o sitios de
muestreo en lugares representativos, seleccionados cuidadosamente, con base=
en
requerimientos de uso de los datos, este requiere de un número menor de sit=
ios
de monitoreo, por lo que es más barato de aplicar. Y es en base a este últi=
mo
enfoque que se procede a rediseñar la red de monitoreo atmosférico en la ci=
udad
de Riobamba [3].
A
continuación, se define la localización y determinación del número de
estaciones de monitoreo o sitios de muestreo que se considera para cumplir =
con
los objetivos.
Localización de los sitios de muestreo
Para
elegir estas localizaciones se toma en cuenta; tipo de emisiones, fuentes de
emisión, los factores topográficos y meteorológicos, información de la cali=
dad
del aire.
A
continuación, se señala cada uno de ellos:
· =
· =
· =
Resultados
Descripc=
ión
general de la zona
La ciudad de Riobamba es la capital de la provin=
cia de
Chimborazo, se encuentra ubicada en el centro ge=
ográfico
del Ecuador, en la cordillera de los Andes, a 1°40′28″S
78°38′54″O y a una altura de 2750 m s. n. m., en el centro de la
hoya de Chambo, con una población de 350 000 habitantes, en su zona
metropolitana, una de las más pobladas del país. La superficie delimitada p=
or
el perímetro urbano de la ciudad es de aproximadamente 45 km², está en una =
zona
de topografía plana – meseta, se los conoce con el nombre de basalto confor=
mada
por productos piroclásticos, con una temperatura promedio anual de 12 °C, c=
on
pocas variaciones a lo largo del año por su posición geográfica [12, 13].
Figura. 1 Mapa físico de ciudad de Riobamba<=
span
style=3D'font-size:12.0pt;font-family:"Times New Roman","serif";mso-fareast=
-font-family:
Calibri;color:windowtext;mso-ansi-language:ES-EC;mso-fareast-language:EN-US=
'>.
Figura 2. Uso del Suelo de la ciudad de Riobamba.
=
Datos
Meteorológicos
Figura=
. 3 Datos de dirección del viento (Datos, Estación Meteorológi=
ca
del Grupo de Energías Alternativas de la ESPOCH).
La dirección predominante del viento esta hacia
entre el sur y oeste, de acuerdo a los resultados de la Figura 3.
Figura=
. 4 Temperatura promedio anual por días (Datos, Estación Meteorológi=
ca
del Grupo de Energías Alternativas de la ESPOCH).
Figura=
. 5 Velocidad del viento anual por horas (Datos, Estación Meteorológica=
del
Grupo de Energías Alternativas de la ESPOCH).
En las Figuras 4 y =
5,
muestran el comportamiento de la temperatura y la velocidad del viento prom=
edio
horas, en las que se puede observar una tendencia regular con temperaturas y
velocidades del viento más altas a las horas de la tarde, con las variacion=
es
más significativas entre las 9:00 y 18:00, debido a su posición geográfica =
las
mismas se mantienen a lo largo del año (Amanda H., et al, 2006),
Monitore=
o de
la calidad del aire
Ubicación
de la red de monitoreo
Figura. 6 Zona de estudio y localización de los pun=
tos
de monitoreo pasivo de calidad del aire del GAD Riobamba. (Los datos como
coordenadas geográficas, orografía, red vial son recogidos del Instituto
Geográfico Militar).
Nota:
Ubicación geográfica de la zona de estudio y localización de las estaciones=
de
monitoreo de calidad del aire, al noroeste (R-Norte AME), al centro (R-Cent=
ro)
y al sureste (R-Sur-EMAPAR) (Susana Cocha 2017)
Como
se observa en la Figura 6, actualmente existen tres estaciones de monitoreo
ubicados en el área urbana de norte a sur de la ciudad, codificados como:
R-NorteAME; R-Centro y R-Sur-EMAPAR.
Mensualmente
se obtiene una concentración de los gases dióxido de azufre, dióxido de
nitrógeno por medio del método de monitoreo pasivo. Análisis de datos de
dióxido de azufre (SO2).
Análisis=
de concentración
de dióxido de azufre (SO2)
Para
el análisis se tiene presente que el dióxido de azufre se descarga a la
atmosfera principalmente de las emisiones de industria, fuentes móviles y p=
or
las emisiones de los volcanes activos.
Figura.7 Promedio de concentración de dióxido de
azufre (SO2) en las estaciones de monitoreo.
En
la Figura 7 se muestra la concentración promedio del SO2 en las diferentes
estaciones de monitoreo, presentando una pequeña variación entre las ubicad=
as
en el centro norte y sur, siendo mayor en estas dos últimas,
Comparac=
ión
de las concentraciones de dióxido de azufre (SO2), con la Norma y Guías de =
la
OMS
Para conoc=
er si
existe violación de Norma se compara el resultado promedio anual de cada
estación como se muestra en la Tabla 1.
Tabla.=
1 Co=
mparación
de SO2 (µg/m3) con la Norma y Guías de la OMS.
|
|
|
<=
span
style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Times New Roman",=
"serif";
mso-fareast-font-family:"Times New Roman"'>R-Centro |
=
R-Sur-EMAPAR |
TULSMA |
|
<=
span
style=3D'font-size:12.0pt;line-height:115%;font-family:"Times New Roman",=
"serif";
mso-fareast-font-family:"Times New Roman"'>EXECEDE LOS LIMITES |
|
|
7,93 |
5,95 |
|
60 |
50 |
|
|
|
13,96 |
7,57 |
|
60 |
50 |
|
|
|
8,92 |
8,71 |
|
60 |
50 |
|
|
|
4,69 |
5,34 |
|
60 |
50 |
|
|
|
6,35 |
4,79 |
|
60 |
50 |
|
|
|
4,39 |
8,16 |
|
60 |
50 |
|
Nota:
Comparación de las concentraciones de dióxido de azufre anual y por estación
con Normas y Guías de Calidad del Aire (Cocha, 2017).
Como
se observa en la Tabla 1., los niveles más altos de contaminación obtenidos=
, se
señala de la siguiente manera: 13,96 µg/m3que se registró en el =
año
2009 en la estación R-Norte-Ame, y en el año 2016 con un promedio de 10, 03
µg/m3, en la Estación R-Sur-EMAPAR, estos son los valores más al=
to
de todo el tiempo de monitoreo.
El promedi=
o de
SO2 en todos los años de monitoreo en las estaciones Norte, Cent=
ro y
Sur de la zona urbana de la ciudad de Riobamba no registra un índice mayor =
al
establecido en la Norma Ecuatoriana de Calidad del Aire, ni supera los
estándares establecidos en las Guías de la Organización Mundial para la Sal=
ud.
Según
los datos del segundo periodo de monitoreo los niveles de concentración de =
este
gas disminuyen en comparación a los valores registrados en el primer períod=
o,
posiblemente por influencia de los episodios de erupción del Volcán Tungura=
hua
que se manifestaron (Boletines especiales del volcán Tungurahua No. 01 de e=
nero
y el No.
05
de septiembre del 2009, publicados por el Instituto Geofísico).
Otra
razón puede ser, por el uso de combustible que se comercializa, de mejor
calidad es decir de mayor octanaje a partir del año 2012, en este año se
anunció una mejora en la calidad de la gasolina extra de 81 a 87 octanos,
mientras que la súper pasaba de 90 a 92 octanos (Ministerio de Hidrocarburo=
s).
Análisis=
de concentración
de nitrógeno (NO2)
Figura. 8 Promedio de concentración del NO2 en las
estaciones de monitoreo.
Resultados
de la concentración de NO2 registrado en las estaciones de
monitoreo, donde se observa mayor concentración en la estación Norte-AME, q=
ue
puede ser por la incidencia del trafico vehicular.
Comparac=
ión
de las concentraciones de dióxido de nitrógeno (NO2), con la Norma y Guías =
de
la OMS.
Para
conocer si existe violación de Norma se compara el resultado promedio anual=
de
cada estación como se muestra en la Tabla 2.
Tabla.=
2 Co=
mparación
de NO2 (µg/m3) con Norma Nacional y Guía Internacional.
|
AÑO |
R-Norte- AME |
R-Centro |
R-Sur- EMAPAR |
NORMA NACIONAL y OMS |
EXECEDE LOS LÍMITES |
|
2008 |
12,94 |
14,28 |
9,30 |
40 |
NO |
|
2009 |
17,90 |
16,71 |
14,98 |
40 |
NO |
|
2010 |
17,69 |
19,72 |
14,34 |
40 |
NO |
|
2014 |
17,74 |
17,08 |
13,15 |
40 |
NO |
|
2015 |
28,77 |
12,79 |
7,15 |
40 |
NO |
|
2016 |
10,57 |
8,23 |
6,77 |
40 |
NO |
Nota:
Comparación de las concentraciones de dióxido de nitrógeno anual y por esta=
ción
con Normas y Guía de Calidad del aire
La
Tabla 2 muestra que en el período de monitoreo (2008-2010), presentan prome=
dios
más elevados que el segundo período de monitoreo (2014-2016). En el año 2015 se registra la mayor
concentración de dióxido de nitrógeno (NO2) en la estación
R-Norte-AME que es de 28,77 µg/m3. Esta estación registra los más
altos niveles de NO2.
El
promedio de NO2 en todos los años de monitoreo en las estaciones
Norte, Centro y Sur de la de la zona de estudio, no supera el límite permisible de 40 µg=
/m3
estipulado en la Norma de Calidad del Aire y en las Guías de la Organización
Mundial de la Salud.
Análisis=
de
las concentraciones del Ozono (O3)
El
ozono troposférico (O3) se forma por reacciones químicas en el a=
ire
entre los hidrocarburos y los óxidos de nitrógeno bajo la influencia de la =
luz
solar.
Figura. 9 Concentración de Ozono (O3) µg/m3.
Como
se observa en la Figura 9, este parámetro registra en el año 2014 un promed=
io
de 11,27 µg/m3, mientras que en el año 2015 presento una
concentración de 19,57µg/m3. La concentración más alta se presen=
tó
en la estación R-Sur-EMAPAR con un valor de 22,72 µg/m3 en el año
2015.
Para
este contaminante existe un límite máximo establecido por la Norma de calid=
ad
del Aire octohorario que es 100 µg/m3, razón por la cual no se
compara con el nivel promedio registrado para este contaminante ya que el v=
alor
es mensual. Sin embargo los valores encontrados están muy por debajo del lí=
mite
máximo permisible octohorario.
Análisis=
de
las concentraciones del benceno, tolueno, xileno
Las
emisiones se deben principalmente al tráfico vehicular, por autos a gasolin=
a,
se produce por la combustión incompleta de los combustibles, el aceite
lubricante del motor y adicionalmente por la evaporación de los combustibles
del sistema del vehículo, esto ocurre cuando se realiza una conducción
alborotada o luego de finalizar la conducción cuando el vehículo está calie=
nte.
Otra fuente de emisión es la erupción de volcanes.
Figura. 10 Concentraciones del benceno, tolueno, xil=
eno
µg/m3 en las estaciones de monitoreo.
Se
muestra que en el año 2009 se superó el límite permisible de benceno en la
estación R-Norte-AME con un valor de 6,86 µg/m3 y 8,36 µg/m=
3en
la estación R-SurEMAPAR. Pudo deberse a las emisiones producidas por el par=
que
automotor ya que en esta zona se registró una mayor concentración tanto de
dióxido de azufre como de dióxido de nitrógeno en el mismo año y a las
emisiones producidas por la actividad del volcán Tungurahua.
Se
muestra que el touleno, de acuerdo a los valores guía para contaminantes del
aire no cancerígenos recomendados por la OMS que es de 260 µg/m3 sobre
los cuales hay efectos sobre el Sistema Nervioso Central de los trabajadore=
s en
un tiempo de exposición de una semana, no registra superación de valores en
ningún año.
Se
muestra que el xileno, de acuerdo a los valores guía para contaminantes del
aire no cancerígenos recomendados por la OMS que es 870 µg/m3 so=
bre
los cuales hay efectos en la salud en un tiempo de exposición de un año, no=
se
observa superación.
Según
los valores guía para contaminantes no cancerígenos recomendados por la OMS=
, el
etilbenceno tiene como efectos sobre la salud el incremento de peso de los
órganos, el valor de concentración tolerable 22.000 µg/m3 en un
tiempo promedio de exposición de 1 año y de acuerdo a los valores registrad=
os
en todo el período monitoreado no existe excedencia de este contaminante [1=
5].
Difusión=
de
contaminantes
Para el
estudio de difusión de contaminantes se aplica el modelo ISCLT usando datos
meteorológicos recolectados en la estación meteorológica de la ESPOCH y dat=
os
de emisiones de fuente relativos, para calcular la distribución relativa del
contaminante bajo las condiciones de la zona [16-18].
Figura. 11 Distribución del contaminante alrededor d=
e la
fuente.
Pu=
ntos
donde se ubican los 10 máximos de concentración alrededor de la fuente.
Aeromod, E=
PA,
2004), bajo las condiciones físicas y meteorológicas de=
la
zona y en la Figura 12, se observa los máximos de concentración, los cuales=
se
dirigen principalmente hacia el sur oeste, dado la predominancia de la
dirección del viento en esa dirección, razón por la cual hay más puntos de
máximo en la misma, cabe recalcar que el sistema tomado en nuestro caso para
representar estos puntos es hacia el sur oeste por la dirección del viento =
[12].
Discusión
En
base a los resultados se propone la ubicarán adicionalmente a la red actual=
4
puntos en zonas de influencia por actividades industriales, asentamiento
poblacional y tráfico vehicular. El rediseño de la red finalmente estaría
conformado por siete puntos o estaciones. La posible ubicación de estas se
muestra en la Figura 13.
Figura 13. Propuesta de rediseño de la red de monito=
reo
atmosférico en Riobamba.
Densidad=
o
número de puntos de muestreo requeridos
El
número final de estaciones seleccionado se elige en función de la problemát=
ica
existente en el área o sector, el tipo de zona, los recursos económicos,
humanos y tecnológicos disponibles. También es considerada la necesidad de
contar con estaciones libres de influencias urbanas, que se caractericen co=
mo
limpias o de fondo (Estación 7) en términos de la difusión de los contamina=
ntes
determinados por el modelo.
Considerando
los criterios antes mencionados se recomienda ampliar la red de monitoreo
ubicando cuatro puntos de monitoreo que se sumaran a los tres existentes pa=
ra
un total de siete sitios colocados en zonas residenciales comerciales de al=
to
tráfico vehicular, de expansión poblacional y de industria Tabla 3.
De
igual manera se recomienda la implementación de al menos una estación
automática para tener datos continuos en el tiempo y poder correlacionarles=
con
los de las estaciones de sensores pasivos, cumpliendo las normas de la OPS.=
Tabla 3. Número de estaciones propuest=
as
de muestreo de la calidad del aire
Estación Descripción del área 1 Zona de alta circulación
vehicular, zona educativa y residencial 2 Zona Comercial, de tráfico de
vehicular (Estación automática) 3 Zona residencial y comercial <=
o:p> 4 Zona residencial, suelos sin
cobertura vegetal 5 Desarrollo urbano, actividades
industriales, tráfico vehicular 6 Residencial y comercial 7 Residencial, zona de prueba pa=
ra
comparar con la parte urbana
Nota:
Descripción de las estaciones sugeridas para ampliar la red de monitoreo ac=
tual
Elaborado por: Investigador, 2017
Requerim=
ientos
del sitio de muestreo
Algunas
de las recomendaciones que se fijan para este tema se extraen de los docume=
ntos
de la OPS, que recoge información de manuales de organismos como la EPA y d=
el
Código Federal de Regulaciones de los EE.UU. (U.S. Code of Federal Regulati=
ons)
(40 CFR 58)-Los requerimientos generales de ubicación.
=
A
continuación se presenta los criterios a considerar para selección del siti=
o.
ü El
sitio debe tener fácil acceso debido a que se tendrán que realizar visitas
regulares al mismo para recolectar muestras, inspeccionarlo; calibrarlo o p=
ara
su mantenimiento (estaciones automáticas y activas).
ü A
su vez deberá estar protegido de posibles actos de vandalismo u otros que
alteren la toma de muestras. El si=
tio
debe contar con la infraestructura necesaria como electricidad y líneas de
teléfono para poder operar cualquier tipo de equipo de muestreo en el sitio=
. En
caso de muestreadores automáticos y activos.
ü No
podrá haber obstáculos que afecten el movimiento del aire en el sitio, ni
fuentes de emisión que puedan invalidar las muestras por el arrastre a la t=
oma
del muestreador de las emisiones de alguna fuente. Es decir, el movimiento =
del
aire alrededor de la entrada de la toma de muestra deberá estar libre de
restricciones que afecten el flujo del aire en las cercanías del muestreado=
r,
por lo que se recomienda ubicarlo algunos metros alejado de edificios,
balcones, árboles, etc.
=
A
continuación se da a conocer las distancias recomendadas de ubicación:
ü Para
asegurar un flujo lo más libre posible, se deben evitar árboles y edificios=
en
un área de 10 m., alrededor del sitio de muestreo y no tomar muestras en las
superficies laterales de los edificios.
ü Para
minimizar los efectos de las fuentes locales, se recomienda instalar la
estación de monitoreo a una distancia de por lo menos 20 metros de cualquier
fuente industrial, doméstica o de carreteras con alto tráfico.
ü La
entrada al muestreador debe estar entre 1,5 y 4 m., sobre el nivel del piso.
Existen algunas circunstancias, para los estudios de los antecedentes de
contaminación en ciudades, en donde no es posible cumplir con el requisito =
de
una altura de 4m., por lo cual se han realizado toma de muestra hasta 8 m. =
ü La
entrada al muestreador no debe localizarse cerca de fuentes de contaminació=
n,
para evitar arrastres de plumas de chimeneas domésticas o industriales
ü Para
medir los parámetros meteorológicos se recomienda instalar los instrumentos=
a
una altura mínima de 10 m. sobre el nivel del suelo, y tomar mediciones a
diferentes alturas con el objeto de obtener gradientes térmicos.
Determin=
ación
de tiempos de muestreo
Duración
del Programa: se recomienda como la duración del muestreo a los 12 meses que
abarca un año completo del período de evaluación, porque de esta manera se =
toma
en cuenta la injerencia de los cambios estacionales y porque la Norma de
Calidad del aire emite un límite máximo de concentración de un contaminante
específico por año.
Tabla 4. Período de medición.
|
Contaminante |
Valor* |
Periodo de medición |
|
Partículas
sedimentables |
1 mg/cm2 durante 30
días |
Colectada
durante 30 (treinta) días de forma continua |
|
Material
particulado menor a 10 micrones (PM10) |
50 µg/m3 |
Promedio
aritmético de todas las muestras colectadas en 1 año |
|
100 µg/m3 |
Promedio
aritmético de todas las muestras colectadas en 24 horas. |
|
|
Material particulado menor a 2=
,5
micrones (PM2,5) |
15 µg/m3 |
Promedio
aritmético de todas las muestras colectadas en un año |
|
50 µg/m3 |
Promedio
aritmético de todas las muestras colectadas en 24 horas. |
|
|
Dióxido
de azufre (SO2) |
125 µg/m3 |
Concentración
24 horas en de todas las muestras colectadas. |
|
500 µg/m3 |
Concentración
en un periodo de 10 minutos de todas las muestras colectadas |
|
|
60 µg/m3 |
Promedio
aritmético de todas las muestras colectadas en 1 año |
|
|
Monóxido
de carbono (CO) |
10 µg/m3 |
Concentración en 8 horas
consecutivas |
|
30 µg/m3 |
Concentración máxima en 1 hora=
|
|
|
Ozono (O3) |
100 µg/m3 |
Concentración en 8 horas
consecutivas |
|
Dióxido
de nitrógeno (NO2) |
40 µg/m3 |
Promedio
aritmético de todas las muestras colectadas en 1 año |
|
200 µg/m3 |
Concentración
máxima en 1 hora de todas las muestras colectadas |
|
|
Benceno |
5 µg/m3 µg/m3<=
/sup>
|
Promedio
aritmético de todas las muestras colectadas en 1 año |
*Los
valores están sujetos a las condiciones de referencia de 25°C y 760 mm Hg. =
Nota:
Se muestra el periodo de medición para el cual la autoridad ambiental de
control establece un límite máximo permitido por contaminante. Fuete: Norma=
de
Calidad del Aire
Frecuencia:
La frecuencia de monitoreo está determinado por el tipo de método o técnica=
de
muestreo que debe estar en relación a los criterios mencionados en la Norma=
tiva
Ecuatoriana de Calidad del Aire, la misma que establece un período de medic=
ión
en promedios diario, mensual, anual y concentraciones horarias y señala el
límite máximo permisible por contaminante. Se muestra en la tabla 4.
Selección
del equipo o técnica de monitoreo y método de medición
Se
toma en cuenta, el costo del instrumento y su complejidad contra su
confiabilidad y su funcionamiento. Y principalmente por el cumplimiento de =
los
objetivos planteados y los antecedentes de los métodos de análisis que en
ciudades País se utiliza, se recomienda por tanto los métodos de muestreo:
pasivos, activo y automático, este último permitirá vigilar picos de
concentraciones y alertar a la población. Estas técnicas se describen en la
tabla 5, y resume ventajas y desventajas como la inversión estimada del cos=
to
de adquisición de cada uno.
Tabla 5. Técnicas de monitoreo atmosfé=
rico.
|
EQUIPO |
VENTAJAS |
DESVENTAJAS |
*INVERSIÓN |
|
Muestreadores Pasivos <=
/b> |
Muy bajo costo. Muy
simples. Útiles para cribado y estudios de base. |
No
probado para algunos contaminantes. En general sólo proveen promed=
ios
semanales y mensuales. Requieren Análisis de laboratorio. |
100 dólares por punto |
|
Muestreadores Activos <=
/b> |
Bajo
costo. Fáciles de operar Confiables en: operación y funcionamiento. Historia de bases de datos. |
Proporciona
concentraciones Pico o de alerta. Trabajo intensivo. Requieren
análisis de laboratorio. |
14000
dólares por unidad |
|
Monitoreos Automáticos =
|
Alto funcionamiento comprobado. Datos horarios. Información on line y bajos co=
stos
directos. |
Complejo. Caro.
Requieren técnicos calificados. Altos
costos periódicos de Operación. |
200000
dólares por estación |
Nota:
Resume las técnicas de monitoreo atmosférico recomendados
*Inversión
estimada, indicado por Responsable del Monitoreo Atmosférico de Quito
Fuente:
Texto de Gestión de calidad.2008
Luego
de mostrar las ventajas y desventajas de los equipos de monitoreo se presen=
ta a
continuación los métodos de análisis establecidos por la autoridad ambienta=
l de
control, la cual brinda información que permitirá al GAD Municipal implemen=
tar
las técnicas de monitoreo en base a los requerimientos de medición.
Tabla 6. Métodos de medición de
concentraciones de contaminantes.
CONTAMINANTE
NOMBRE,
REFERENCIA Y DESCRIPCION DEL METODO Partículas Sedimentables Método Gravimétrico, mediante
captación de partículas en envases abiertos. Material Particulado (PM10) Método Gravimétrico, mediante
muestreador de alto caudal o de bajo caudal. Métodos Alternos: podrán
ser también <=
/span>utilizados
los denominados métodos de
medición continua, tanto del tipo Microbalanza Oscilante como el tipo
Atenuación Beta. Material Particulado (PM2,5) <=
o:p> Método Gravimétrico, mediante
muestreador de bajo caudal. Métodos Alternos: podrán ser
también utilizados los denominados métodos de medición continua, tanto del
tipo Microbalanza Oscilante como el tipo Atenuación Beta. Dióxido de Azufre (SO2) Método
de la Pararosanilina, Fluorescencia y Alterno:
Podrá ser utilizado el método pasivo referido en la Norma Europea EN
13528-1:2002, EN 13528-2:2002, EN 13528-3:2002 Monóxido de Carbono (CO) Analizador infrarrojo no
dispersivo (NDIR). Ozono (O3) Quimiluminiscencia Fotómetro
ultravioleta Dióxido de Nitrógeno (NO2) Quimiluminiscencia Método Alterno: Podrá ser
utilizado el método pasivo referido en la Norma Europea EN 13528-1:2002, =
EN
13528-2:2002, EN 13528-3:2002 Benceno Adsorción
TENAX ® Y Cromatografía de gases/espectrometría de masas (GC/MS) Nota:
Se muestra los métodos de medición de los contaminantes criterios y no
convencionales. Fuente:
Libro VI Anexo 4. Norma de Calidad del Aire Ambiente o Nivel de Inmisión
Elaborado por: Investigador, 2017 En
base al costo de implementación y mantenimiento de los métodos de medición =
el
GAD del Municipio de Riobamba determinará el tipo de monitoreo y los tiempo=
s de
implementación. Conclusiones · =
Los
niveles de concentraciones de SO2, NO2,
tolueno, xileno y etilbenceno en todos los años de monitoreo no registra un
índice mayor al establecido en la Norma Ecuatoriana de Calidad del Aire, no
supera los estándares establecidos en las Guías de la Organización Mundial =
para
la Salud, sin embargo. En el caso del Benceno, se registró los máximos valo=
res
en el año 2009, con una concentración de 6,86 µg/m3 en la estaci=
ón
R-Norte-AME (noroeste de la ciudad) y de 8,36 µg/m3, en la estac=
ión
R-Sur-EMAPAR (sureste de la ciudad) la más alta del período de monitoreo,
superando la norma que establece la Legislación Ecuatoriana que es de 5 µg/=
m3.
· =
Es necesario implementar nuevas
estaciones de monitoreo según recomendaciones de organismos técnicos como la
OPS, actividades y características de la zona. · =
Según la población, niveles de
contaminación y orografía de la ciudad de acuerdo a la OPS es conveniente
implementar una estación automática. Agradecimiento
Al Gobierno Autónomo Descentralizado del Cantón Riobamba, la Escuela
Superior Politécnica de Chimborazo y al proyecto “Programa integrado de
monitoreo para el control de la calidad del aire en la ciudad de Riobamba”,=
de
la Universidad Nacional de Chimborazo, por contribuir con los datos y el mo=
delo
usado respectivamente. Referencias bibliográficas.=
[2].
Haro A. et
al, Characterization of the atmospheric dynamics in Riobamba city using de
chaos theory, Atmospheric and Climate Sciences, Vol.5 No.4, pp. 441-449, October 2015. [3].=
Cocha L. Susana,
Eemisión de gases y su relación en la calidad del aire de la zona urbana de la ciudad de Riobamba,
Tesis, Universidad Técnica de Ambato, 2017. [4].=
Secretaría del
Ambiento, Informe de la calidad del aire, 2017. [=
5]. Palacios Espino=
za Elvira, Molina Claudia Espinoza, (2014) Contaminación =
del
aire exterior. Cuenca - ecuador, 2009- 2013. Posibles efectos en la salud,
Revista de la Facultad de Ciencias Médicas, Volumen 32, Cuenca, Ecuador. [6].=
Alarcon, E.
Callarotti, et al. (2000). Modelos
Matemáticos en Ingeniería Moderna. Caracas- Venezuela. Universidad Central de Venezuela. pp301=
-303. [7].=
Ministerio del
Ambiente, Plan nacional de la calidad del aire, [2010]. [8].
Figuruelo, J.E. Davila
,M.M. (2004
[9].=
Trozzi C.,
Piscitello E., et. al. (2003). Model=
ing
area, line and point sources for ISC model. methodology, computer interface=
and
case studies, Emission inventories, Roma -Italy. pp. 1-27. http://nlquery.epa.gov/epasearch.=
2015-
09-25
[10].
BOLETÍN DE LA ACADEMIA NACIONAL DE MEDICINA DE MÉXICO, La contaminación
del aire y los problemas respiratorios. Rev. Fac. Med. (Méx.) [online]., vol.58, n.5, pp.44-47.
ISSN 2448-4865, 2015.
[11].
Rosa María Gómez, Ing, Msc1, Paola Andrea Filigrana, Mag. Epidemiol1,
Fabián Méndez,Descripción de la calidad del aire en el área de influencia d=
el
Botadero de Navarro, Cali, Colombia, Colombia Médica, 2008.
[12].
Aeromod, =
EPA,
(2004) Description of model formulation. EPA-454/R-03-004, Office of Air
Quality Planning and Standards, p. 91.
[13]. Geografía de Ecuador, https://es.wikipedia.org/ wiki/Geograf%C3%A Da_de_ Ecuador. Revisado en línea, 3 de junio de 2015.<= o:p>
[14].
Boublel, R. Fox Donal, et al, Fundamentals at Air
Pollution. 3a ed. NewYor=
k -
Estados Unidos. Academic
Press. pp. 243-362, . 1990. .
[15].
Amanda H.=
, et
al, (2006), Applied Atmospheric Dynamics, John Wyle and Sons, England.
[16].
Cian J
Desmond, Simon Watson, (2014) A study of stability effects in forested terr=
ain,
Journal of Physics: Conference Series 555, 2014.
[17].
Panofsky =
Ha
And Dutton Ja, (1984) Atmospheric Turbulence – Models and Methods for
Engineering Applications. New York: Wiley, 1984.
[18].
Wyngaard,=
J.
C., (1998) Convection viewed from a turbulence perspective. Buoyant Convect=
ion
in Geophysicsl Flows, Advanced Science Institute Series, 23– 39.
PARA CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Peru=
gachi
Cahueñas, N., & Cocha Telenchana, L. (2019). Rediseño de la red de
monitoreo atmosférico para control y vigilancia de la calidad del aire en la
ciudad de Riobamba. Ciencia Digital, 3(3.2), 172-192.=
https://doi.org=
/10.33262/cienciadigital.v3i3.2.723
El artículo que se publica es de
exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan el
pensamiento de la Revista Ciencia
Digital.
El
artículo queda en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación parc=
ial
y/o total en otro medio tiene que ser autorizado por el director de la Revista Ciencia Digital.
=
[1] Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Mecánica. Riobamba, Ecuador. patricia.perugachir@espoch.edu.ec
[2]
www.cienciadigital.o=
rg
=
Vol. 3, N°3.2, p. 172-192, julio - septiembre, 201