Lineamientos De La Medición De La Calidad Del Aire En Cuanto A SO2 Y NOx Y Su Implementación En Programas De Seguimiento y Monitoreo

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(1)Lineamientos de la medición de la calidad del aire en cuanto a SO2 y NOX y su implementación en programas de seguimiento y monitoreo. Emily Tatiana Sanz Pérez & Sirley Daniela González Salinas.. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Trabajo de grado para optar por el título de Tecnólogas en Saneamiento Ambiental. Bogotá D.C. Agosto 2018..

(2) ii. Agradecimientos. Le agradezco a Dios por haberme guiado a lo largo de mi vida, por brindarme tantas bendiciones, por apoyarme y cuidarme, confío plenamente en su voluntad y sé que su amor es incondicional. Agradezco a mi familia por su apoyo, su amor y comprensión, considero que fui muy afortunada porque nací rodeada de personas con buenos corazones, su enseñanza ha sido primordial en mi formación humana y académica, ellos son la base de mi felicidad. Agradezco al Ingeniero José Alejandro Murad Pedraza, su apoyo ha sido de gran importancia en la culminación de esta etapa de formación y aunque considero que es un excelente profesor, su calidad humana es lo más admirable. Daniela González Mi agradecimiento va dirigido principalmente a quien ha forjado mi camino y me ha dirigido por el camino correcto, mi mamá y mi abuelo, a ellos agradezco por su apoyo incondicional y su amor. En segundo lugar, agradezco al Ingeniero José Alejandro Murad por la dedicación y el tiempo invertido para culminar con este trabajo y por último, agradezco a mis demás formadores, personas de gran sabiduría que hicieron parte de este proceso. Emily Sanz.

(3) iii. Resumen La contaminación atmosférica es un fenómeno de suma importancia a nivel mundial ya que afecta negativamente la salud y el bienestar humano y genera efectos adversos en el ambiente. Aunque la calidad del aire se pueda ver afectada por fuentes de origen natural, la actividad humana presenta una contribución considerable a esta problemática ya que esta es responsable de la emisión de contaminantes a la atmosfera por actividades relacionadas principalmente con el transporte, la industria y el desarrollo de la infraestructura. El Dióxido de Azufre y los Óxidos de Nitrógeno son contaminantes criterio producidos en gran proporción por actividades antropogénicas de tipo industria y transporte, y tienen una potencial afectación en la salud humana. Por tal motivo, el presente trabajo busca proponer una herramienta clara y eficaz que permita reconocer los lineamientos de la medición de calidad del aire en cuanto a Dióxido de azufre (SO2) y Óxidos de nitrógeno (NOX) y cuáles son los criterios necesarios para la implementación en programas de seguimiento y monitoreo de calidad del aire según lo establecido por la normativa nacional vigente, Manual de diseño y operación de Sistemas de Vigilancia de Calidad del Aire, y basados en el Código federal de los Estados Unidos..

(4) iv. Abstract Atmospheric pollution is a phenomenon of great importance worldwide since it negatively affects human health and well-being and generates adverse effects on the environment. Although air quality can be affected by sources of natural origin, human activity has a considerable contribution to this problem since it is responsible for the emission of pollutants into the atmosphere by activities related mainly to transportation, industry and infrastructure development. Sulfur dioxide and nitrogen oxides are criteria pollutants produced in large proportion by anthropogenic activities of industry and transport type, and have a potential impact on human health. For this reason, the present work seeks to propose a clear and effective tool that allows to recognize the guidelines of air quality measurement in terms of sulfur dioxide (SO2) and nitrogen oxides (NOX) and what are the necessary criteria for the implementation in air quality monitoring and monitoring programs as established by the current national regulations, Manual for the design and operation of Air Quality Surveillance Systems, and based on the Federal Code of the United States..

(5) v. Tabla de contenido Capítulo 1 Introducción .................................................................................................................. 1 Capítulo 2 Objetivos ....................................................................................................................... 4 2.1.. Objetivo general ............................................................................................................... 4. 2.2.. Objetivos específicos........................................................................................................ 4. Capítulo 3 Marco teórico ................................................................................................................ 5 3.1.. Descripción del contaminante .......................................................................................... 6. 3.1.1.. 3.1.1.1.. Fuentes de emisión ............................................................................................ 7. 3.1.1.2.. Efectos sobre la salud ........................................................................................ 8. 3.1.1.3.. Efectos sobre las plantas .................................................................................... 9. 3.1.1.4.. Efectos sobre los materiales .............................................................................. 9. 3.1.1.5.. Lluvia ácida ..................................................................................................... 10. 3.1.2.. 3.2.. Óxidos de nitrógeno ................................................................................................ 11. 3.1.2.1.. Fuentes de emisión .......................................................................................... 15. 3.1.2.2.. Efecto sobre la salud ........................................................................................ 16. 3.1.2.3.. Efectos en las plantas ....................................................................................... 17. 3.1.2.4.. Efectos sobre los materiales ............................................................................ 18. 3.1.2.5.. Lluvia ácida ..................................................................................................... 18. Problemática ambiental .................................................................................................. 19. 3.2.1.. Dióxido de azufre .................................................................................................... 20. 3.2.1.1.. A nivel nacional ............................................................................................... 20. 3.2.1.2.. A nivel distrital ................................................................................................ 21. 3.2.1.3.. A nivel internacional ....................................................................................... 29. 3.2.2.. 3.3.. Óxidos de azufre ....................................................................................................... 6. Óxidos de nitrógeno (NOX)..................................................................................... 32. 3.2.2.1.. A nivel nacional ............................................................................................... 33. 3.2.2.2.. A nivel distrital ................................................................................................ 34. 3.2.2.3.. A nivel internacional ....................................................................................... 41. Situación de la medición en SVCA ................................................................................ 46. 3.3.1.. Contaminantes evaluados........................................................................................ 51. 3.3.2.. Sistemas de Vigilancia de Calidad del Aire acreditados ........................................ 52. 3.3.3.. Cobertura temporal de la información reportada. ................................................... 52.

(6) vi. 3.3.4. 3.4.. Tecnología de medición empleada por los SVCA en 2017. ................................... 55. Normativa aplicable ....................................................................................................... 56. 3.4.1.. Leyes aprobadas ...................................................................................................... 56. 3.4.2.. Normativa nacional ................................................................................................. 57. 3.4.3.. Normativa distrital .................................................................................................. 71. 3.4.4.. Normativa Internacional ......................................................................................... 74. Capítulo 4 Metodología ................................................................................................................ 79 4.1.. Fuentes e inventarios de emisión ................................................................................... 79. 4.2.. Método de medición ....................................................................................................... 79. 4.3.. Plan de seguimiento y monitoreo ................................................................................... 80. Capítulo 5 Resultados ................................................................................................................... 83 5.2.. Método de medición ....................................................................................................... 89. 5.2.1.. 5.2.1.1.. Equipos manuales ............................................................................................ 89. 5.2.1.2.. Equipos Automáticos ....................................................................................... 94. 5.2.2.. Técnicas de medición ............................................................................................ 120. 5.2.2.1.. Muestreadores pasivos ................................................................................... 120. 5.2.2.2.. Muestreadores activos (manuales y semiautomáticos) .................................. 120. 5.2.2.3.. Analizadores automáticos .............................................................................. 122. 5.2.2.4.. Sensores remotos ........................................................................................... 128. 5.2.2.5.. Otros métodos de medición ........................................................................... 128. 5.2.3. 5.3.. Equipo de medición ................................................................................................ 89. Cálculos de concentración y evaluación de datos ................................................. 131. Plan de seguimiento y monitoreo ................................................................................. 145. 5.3.1.. Objetivos ............................................................................................................... 145. 5.3.2.. Criterios de localización y ubicación .................................................................... 147. 5.3.3.. Selección de equipos y técnicas de medición ....................................................... 155. 5.3.4.. Indicadores, cronograma y costos ......................................................................... 157. 5.3.5.. Ficha de seguimiento y monitoreo ........................................................................ 164. Capítulo 6 Conclusión................................................................................................................. 181 Capítulo 7 Anexos....................................................................................................................... 183.

(7) vii. Lista de tablas Tabla 1 Promedios anuales y máximos históricos de SO2 para los años 2012-2016 ................... 28 Tabla 2. Promedios anuales y máximos históricos de NO2 para los años 2012-2016 .................. 40 Tabla 3 Municipios evaluados por las diferentes autoridades ambientales .................................. 49 Tabla 4 Sistema de Vigilancia de Calidad del Aire (SVCA) con complejidad inferior al reglamentado ................................................................................................................................. 50 Tabla 5 Estaciones con representatividad temporal superior al 75% por SVCA ......................... 53 Tabla 6 Niveles máximos permisibles para los contaminantes criterio. ....................................... 67 Tabla 7 Concentración y tiempo de exposición de los contaminantes para los niveles de prevención, alerta y emergencia. .................................................................................................. 68 Tabla 8 Índice de Calidad del aire para Dióxido de azufre (1 hora) y Dióxido de nitrógeno (1 hora) .............................................................................................................................................. 69 Tabla 9 Normativa internacional .................................................................................................. 77 Tabla 10 Plantilla de una ficha de seguimiento y monitoreo........................................................ 80 Tabla 11 Actividades industriales y los contaminantes que se deben monitorear ........................ 83 Tabla 12 Términos de referencia .................................................................................................. 87 Tabla 13 Equipos de medición de SO2 aprobados por la Agencia de Protección Ambiental (EPA). ........................................................................................................................................... 95 Tabla 14 Equipos de medición de NOx aprobados por la Agencia de Protección Ambiental (EPA). ......................................................................................................................................... 103 Tabla 15 Características de desempeño de algunos aparatos de muestreo difuso para el monitoreo de contaminantes ambientales..................................................................................................... 120 Tabla 16 Muestreadores pasivos manuales para la determinación de óxidos de nitrógeno y dióxidos de azufre en la atmósfera.............................................................................................. 121 Tabla 17 Métodos de medicion alternos para SO2 y NOx .......................................................... 129 Tabla 18 Corrección de la concentración de dióxido de azufre.................................................. 134 Tabla 19 Parámetros estadístico para dióxido de azufre ............................................................ 141 Tabla 20 Parámetros estadístico para dióxido de nitrógeno ....................................................... 141 Tabla 21 Intervalos de confianza SO2 ........................................................................................ 142 Tabla 22 Intervalos de confianza NO2 ....................................................................................... 143 Tabla 23 Escalas espaciales para el monitoreo de SO2 y NO2 .................................................. 148 Tabla 24 Criterios de macro localización para SO2 y NO2 ......................................................... 149 Tabla 25 Criterios de localización .............................................................................................. 151 Tabla 26 Distancias de separación mínima entre toma muestras o caminos de medición y vías vehiculares. ................................................................................................................................. 152 Tabla 27 Inventario de fuentes .................................................................................................... 153 Tabla 28 Resultados estaciones indicativas ................................................................................ 155 Tabla 29 Cronograma ................................................................................................................. 160 Tabla 30 Costos........................................................................................................................... 161 Tabla 31 Inventario de fuentes .................................................................................................... 167 Tabla 32 Índice para los diferentes tipos de informe .................................................................. 169.

(8) viii. Tabla 33 Características del equipo manual Trigas utilizado en la Fase I.................................. 170 Tabla 34 Características de los equipos automáticos utilizados en la Fase II ............................ 171 Tabla 35 Características de las estaciones meteorológicas ......................................................... 173 Tabla 36 Localización de los puntos de monitoreo tipo indicativo. ........................................... 174 Tabla 37 Localización de los puntos de monitoreo continuo ..................................................... 175 Tabla 38 Presupuesto Año 1, Etapa preliminar .......................................................................... 179 Tabla 39 Presupuesto de los años 2 a 5. Etapa de seguimiento .................................................. 180.

(9) ix. Lista de figuras Figura 1. Dióxido de azufre. Fuentes principales y efectos sobre la salud .................................. 10 Figura 2 Fuentes principales y efectos sobre la salud producidos por los óxidos de nitrógeno... 19 Figura 3. Comportamiento de las concentraciones anuales de SO2 para el año 2017 ................. 22 Figura 4 Comportamiento semanal de las concentraciones de SO2 en estaciones con representatividad superior al 75% ................................................................................................. 24 Figura 5 Comportamiento mensual de la concentración de SO2 .................................................. 25 Figura 6 Comportamiento de las concentraciones horarias por estación. ................................... 26 Figura 7 Promedio ciudad SO2 (2012-2017) ................................................................................ 29 Figura 8 Superación del límite legal diario en cuanto a Dióxido de azufre (2017) ..................... 30 Figura 9 Concentraciones promedio anuales 2011. ..................................................................... 32 Figura 10 Concentraciones promedio anuales en la Región 1997-2011. .................................... 32 Figura 11 Promedios anuales de NO2 en el 2017. ........................................................................ 35 Figura 12 Comportamiento de las concentraciones de NO2 ciclo semanal durante el año 2017 por estación ......................................................................................................................................... 36 Figura 13 Comportamiento mensual de la concentración de NO2 ............................................... 38 Figura 14 Comportamiento de las concentraciones horarias por estación ................................... 39 Figura 15 Promedio ciudad NO2 (2012-2017) ............................................................................. 41 Figura 16 Superación del límite legal diario en cuanto a NO2 (2017) ........................................ 43 Figura 17 Concentraciones de NO2 en relación con el valor limite anual de 2015 en la UE ...... 44 Figura 18 Concentraciones promedio anuales para NO2 2011. ................................................... 45 Figura 19 Concentraciones promedio anuales en la región 1997-2011 ....................................... 45 Figura 20 Número de SVCA en Colombia en el periodo 2011-2017 .......................................... 47 Figura 21 Distribución geográfica y número de estaciones de cada SVCA en Colombia 2016 .. 48 Figura 22 Número de estaciones de monitoreo por contaminante para el año 2016 y 2017 ....... 51 Figura 23 Porcentaje de aumento de la representatividad temporal en el año 2017. ................... 54 Figura 24 Medidas para mejorar la representatividad temporal. .................................................. 54 Figura 25 Tecnología de medición 2017 ...................................................................................... 56 Figura 26 Leyes aprobatorias con participación de Colombia ..................................................... 57 Figura 27 Politicas Nacionales...................................................................................................... 60 Figura 28 Normativa nacional ...................................................................................................... 66 Figura 29 Políticas ambientales distritales .................................................................................... 73 Figura 30 Normativa distrital ........................................................................................................ 73 Figura 31 IBOCA (SO2 y NO2) .................................................................................................... 74 Figura 32 Normativa internacional ............................................................................................... 75 Figura 33 Normativa en algunos países Latinoamericanos .......................................................... 76 Figura 34 Límites máximos permisibles en algunos países Latinoamericanos (SO2) ................. 78 Figura 35 Límites máximos permisibles en algunos países Latinoamericanos (NO2) ................ 78 Figura 36 Visión general del TRIGÁS ......................................................................................... 90 Figura 37 Unidades internas del TRIGÁS .................................................................................... 91.

(10) x. Figura 38 Unidades internas del TRIGÁS .................................................................................... 91 Figura 39 Visión general Rack de 3 gases R3G .......................................................................... 92 Figura 40 Diagrama del sistema neumático del TRIGÁS. ........................................................... 93 Figura 41 Modelo 4108 monitor de SO2 ....................................................................................... 95 Figura 42 Modelo GFS-312E monitor de SO2.............................................................................. 96 Figura 43 modelo 50 monitor de SO2 ........................................................................................... 96 Figura 44 Modelo AF22M monitor de SO2 .................................................................................. 97 Figura 45 Modelo SANOA monitor de SO2 ................................................................................. 97 Figura 46 Modelo APSA-370 monitor de SO2 ............................................................................. 98 Figura 47 Modelo 8450 monitor de SO2 ....................................................................................... 98 Figura 48 Modelo SF 2000 G monitor de SO2 ............................................................................ 99 Figura 49 Modelo 6020 monitor de SO2 ..................................................................................... 100 Figura 50 Modelo T100 monitor de SO2 .................................................................................... 100 Figura 51 Modelo 43i Monitor de SO2 ....................................................................................... 101 Figura 52 Países con mayor número de empresas fabricantes de equipos de medición de SO2 102 Figura 53 Empresas con mayor número de referencias disponibles .......................................... 102 Figura 54 Modelo GLN-314E Monitor de NOx ......................................................................... 104 Figura 55 Modelo 40 Monitor de NOx ....................................................................................... 104 Figura 56 Modelo TE4.0 Monitor de NOx ................................................................................. 105 Figura 57 Modelo AC32M Monitor de NOx .............................................................................. 105 Figura 58 Modelo SANOA Monitor de NOx ............................................................................. 106 Figura 59 Modelo AS32M Monitor de NOx .............................................................................. 106 Figura 60 Modelo APNA-370 Monitor de NOx ......................................................................... 107 Figura 61 Modelo 2000G Monitor de NOx ................................................................................ 108 Figura 62 Modelo S-5012 Monitor de NOx ............................................................................... 108 Figura 63 Modelo T200 Monitor de NOx................................................................................... 109 Figura 64 Modelo T200U Monitor de NOx ................................................................................ 109 Figura 65 Modelo T500U CAMPS Monitor de NOx ................................................................ 110 Figura 66 Modelo T200P Monitor de NOx ................................................................................ 110 Figura 67 Países con mayor número de empresas fabricantes de equipos de medición de Calidad del Aire........................................................................................................................................ 113 Figura 68 Empresas con mayor número de referencias disponibles .......................................... 113 Figura 69 Trayectoria de la luz UV. ........................................................................................... 114 Figura 70 Panel frontal modelo T100 ......................................................................................... 115 Figura 71 Diseño interno del analizador ..................................................................................... 116 Figura 72 Panel frontal modelo T200P ....................................................................................... 118 Figura 73 Panel trasero modelo T200P ....................................................................................... 118 Figura 74 Diseño interno del analizador ..................................................................................... 119 Figura 75 Esquematización del CFR 40 Parte 50 Apéndice A-1 de la US-EPA. ..................... 126 Figura 76 Esquematización del CFR 40 Parte 50 Apéndice F ................................................... 128 Figura 77 Porcentaje de datos validados por cada 24 horas durante una semana de muestreo . 133 Figura 78 Porcentaje de datos válidos en una semana de monitoreo .......................................... 133 Figura 79 Concentraciones horarias de dióxido de azufre (SO2) y Límite máximo permisible. 137.

(11) xi. Figura 80 Concentraciones horarias de NO2 y Límite máximo permisible ................................ 138 Figura 81 Media móvil para SO2................................................................................................ 140 Figura 82 Media Móvil para NO2 .............................................................................................. 141 Figura 83 Gráfica variación de la temperatura vs. concentración de SO2 estación de monitoreo ..................................................................................................................................................... 143 Figura 84 Gráfica variación de la humedad vs. concentración de SO2 estación de monitoreo .. 144 Figura 85 Gráfica variación de la precipitación vs. concentración de SO2 estación de monitoreo ..................................................................................................................................................... 144 Figura 86 Gráfica velocidad del viento predominante y dirección del viento vs. concentración de SO2 estación de monitoreo .......................................................................................................... 145 Figura 87 Acciones a desarrollar para el monitoreo y muestreo de SO2 y NO2 ........................ 166 Figura 88 Trigas .......................................................................................................................... 170 Figura 89 Calibrador de flujo ...................................................................................................... 171 Figura 90 Teledyne T200P.......................................................................................................... 172 Figura 91 Teledyne T100 ............................................................................................................ 172 Figura 92 Generador de aire cero................................................................................................ 172 Figura 93 Proceso general para la medición automática. ........................................................... 173 Figura 94 Localización de las estaciones de monitoreo indicativas en el área de influencia de Termobarranquilla S A ............................................................................................................... 175 Figura 95 Localización de las estaciones de monitoreo fijas en el área de influencia de la termoeléctrica Termobarranquilla S.A........................................................................................ 176.

(12) 1. Capítulo 1 Introducción. La contaminación atmosférica de manera global ha generado una serie de impactos sobre el hombre y los ecosistemas afectando su normal funcionamiento. El tema de contaminación del aire empezó a ser un problema para los científicos al presentarse eventos como los de Mouse Valley en 1930 donde murieron 60 personas por emisiones de SO2 y fluorocarbonados y sucesos como en Londres en 1952 con la muerte de más de 4000 personas por presencia de partículas en exceso en el ambiente. Estos hechos dieron alerta para tomar medidas radicales a nivel mundial en términos políticos y científicos (De Nevers,1998). El Dióxido de Azufre es un gas incoloro el cual se genera principalmente por la utilización de combustibles fósiles con contenido de azufre como el carbón y el petróleo los cuales son usados en la industria y el transporte. Cerca del 86% de los 15 millones de toneladas por año de emisiones de óxido de azufre antropogénico son el resultado de la combustión de hidrocarburos en fuentes inmóviles principalmente por las centrales eléctricas que queman carbón, y tan solo el 5% proviene de vehículos. A su vez, los Óxidos de Nitrógeno que se encuentran en mayor proporción en la atmosfera son el N2O, NO y NO2 por tanto, estos tres son contribuyentes potenciales a la contaminación del aire. Las fuentes principales de estos gases son los procesos biológicos en suelos, tormentas eléctricas, y en el caso del NO2, la oxidación del NO natural. Con respecto a las fuentes antropogénicas, la generación principal de los óxidos de nitrógeno se produce en las combustiones a altas temperaturas, así como la fabricación de ácidos nítricos en diversos procesos industriales. Tanto el Dióxido de Azufre como los Óxidos de Nitrógeno generan afecciones a la salud humana y a la fauna y flora del ambiente; los efectos sobre la salud.

(13) 2. humana y sobre los animales se centran en el sistema respiratorio y las funciones pulmonares, mientras que en las plantas genera necrosis y, en casos más graves, la perdida de especies. Hoy en día en Colombia, anualmente la contaminación del aire ocasiona alrededor de 8.609 muertes prematuras, generando costos por morbilidad y mortalidad que ascienden a $15,4 billones de pesos, equivalentes al 1,4% del producto interno bruto (PIB) de 2015 del país (DNP, 2017); el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible identificó como unas de las líneas de acción prioritarias para el país el diseño de sistemas de vigilancia de calidad del aire (SVCA) y la elaboración de inventarios de emisiones contaminantes a la atmósfera como herramientas técnicas para la reducción en la concentración de los contaminantes presentes en el aire. De acuerdo con el Informe de la Calidad del Aire presentando por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) en el 2017, el país presenta un déficit de cobertura de las estaciones que monitorean SO2 y NOx, ya que tan solo 40 de las 204 estaciones monitorean SO2 y 37 monitorean NO2. Por consiguiente nace la necesidad de elaborar el presente documento, para construir una herramienta que facilite el entendimiento respecto a los dos contaminantes criterio (SO2 y NOx) dando a conocer sus características químicas y las condiciones físicas y meteorológicas que permiten su formación en la atmosfera, las consecuencias que se pueden generar en los ecosistemas y en la salud humana, los lineamientos de la medición de calidad del aire y los criterios e implementaciones necesarias para realizar programas de seguimiento y monitoreo teniendo en cuenta la normativa vigente, la cual define la contaminación del aire con respecto a dióxido de azufre (SO2) y los óxidos de nitrógeno (NOx), principalmente, ya que estos contaminantes son de gran interés en salud pública por su gran influencia en enfermedades respiratorias y destaca la importancia de contar con indicadores.

(14) 3. ambientales a escala nacional y regional (Resolución 2254 de 2017) validados y consensuados que den cuenta de la situación a la que se expone la población. Entonces al analizar la situación actual a nivel internacional, nacional y distrital respecto a la contaminación atmosférica de SO2 y NO2 se encontró que se deben desarrollar sistemas para la prevención y control de la contaminación mediante monitoreo y seguimiento en los lugares de emisión, especialmente, como lo son los sectores industriales y las vías de alto tráfico vehicular para así asegurar que los límites máximos permisibles (LMP) se cumplan tal como lo establece la normativa ambiental..

(15) 4. Capítulo 2 Objetivos. 2.1. Objetivo general Desarrollar los lineamientos para la medición en calidad del aire de los contaminantes Dióxido de azufre (SO2) y Óxidos de nitrógeno (NOx) y su implementación en programas de seguimiento y monitoreo 2.2. Objetivos específicos ✓ Realizar la descripción de los contaminantes y su problemática ambiental, así como la situación actual de los Sistemas de Vigilancia de Calidad del Aire en Colombia y la normatividad pertinente que regula los contaminantes Dióxido de azufre (SO2) y Óxidos de Nitrógeno (NOx). ✓ Establecer la metodología de medición de Dióxido de azufre (SO2) y Óxidos de Nitrógeno (NOx) en calidad del aire, basada en la regulación del Código Federal de los Estados Unidos (USEPA), contemplando las fuentes de emisión, los equipos para su medición y las técnicas existentes para determinar sus concentraciones. ✓ Elaborar una ficha de seguimiento y monitoreo de calidad del aire para la evaluación de los contaminantes Dióxido de azufre (SO2) y Óxidos de Nitrógeno (NOx) con base en los parámetros, criterios y lineamientos técnicos que permiten establecer una adecuada gestión del recurso atmosférico..

(16) 5. Capítulo 3 Marco teórico. La atmósfera está conformada por varios gases que permiten el desarrollo de la vida en la tierra tales como: el nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono, ozono, entre otros, pero a medida que pasa el tiempo y el desarrollo industrial crece, “la presencia de pequeñas partículas en el aire ha generado contaminación atmosférica debido a su acumulación y/o concentración de contaminantes, implicando riesgos, daños o molestias tanto en la salud como en el ambiente” (IDEAM), entre estos últimos se presentan fenómenos a escala mundial tales como efecto invernadero y destrucción de la capa de ozono generando un aumento en la temperatura en la tierra y consecuencias nefastas en los ecosistemas y vida humana. Debido a la problemática ambiental, se generan una serie de conceptos como: •. Contaminantes primarios: los cuales son emitidos directamente a la atmosfera por una fuente de emisión. •. Contaminantes secundarios: siendo resultado de reacciones en la atmósfera a partir de contaminantes primarios y otras especies químicas presentes en el aire. •. Contaminantes criterio como (Material Particulado (PM10 y PM2.5), dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NO2), ozono troposférico (O3) y monóxido de carbono (CO). •. límites máximos permisibles (LMP), entre otros.. Lo anterior, con el fin de que mediante la apropiación y generalización de términos se logre la reducción en la contaminación del aire y debido a que “su transferencia e impacto está gobernada principalmente por las características de las fuentes de emisión, el comportamiento de las variables meteorológicas, la concentración de contaminantes en el aire, el tiempo de exposición a.

(17) 6. dichas concentraciones y las características del receptor” (Min de ambiente y desarrollo sostenible) se es necesario la creación e implementación de normatividad distrital, nacional e internacional que busca controlar la emisión. 3.1. Descripción del contaminante. 3.1.1. Óxidos de azufre. De los cuatro óxidos de azufre existentes en estado gaseoso (monóxido, dióxido y trióxido de azufre y monóxido disulfúrico) sólo el dióxido de azufre se presenta en concentraciones significativas en la atmósfera, debido a que es de origen antropogénico, principalmente, por lo cual se emite en mayor cantidad; durante su proceso de oxidación en la atmósfera, este gas forma sulfatos. Estos sulfatos forman parte del material particulado PM10. En presencia de humedad el dióxido de azufre forma ácidos en forma de aerosoles y se produce una parte importante del material particulado secundario o fino (PM2.5). El SO2 es el responsable de la lluvia ácida. El SO2 es un gas incoloro, no inflamable, no explosivo y altamente soluble en el agua, que produce una sensación gustatoria a concentraciones de 0.3 a 1.0 ppm en el aire (Wark &Warner, 2002). A concentraciones mayores a 3 ppm el gas tiene un olor acre e irritable, el SO2 es 2.2 veces más pesado que el aire, pero a pesar de esto se desplaza rápidamente en la atmósfera. (ITSEMAP, 1994) El SO2 se oxida con el oxígeno atmosférico y el SO3 formado reacciona con el vapor de agua produciendo ácido sulfúrico. SO2 + O2 → SO3 SO3 + H2O → H2SO4.

(18) 7. El SO2 se oxida en la atmósfera a trióxido de azufre mediante dos procesos: Catalítico o fotoquímico. El proceso de oxidación catalítico prevalece en condiciones húmedas cuando las gotas de agua absorben el SO2. La reacción es catalizada por sales metálicas que se encuentran en las gotas de agua, con formación de sulfatos (SO4-). El proceso fotoquímico se asocia con condiciones diurnas de baja humedad. (ITSEMAP, 1994). El SO3 formado a partir del SO2, es un gas incoloro y muy reactivo que se condensa con facilidad. En condiciones normales no se encuentra como SO3 en la atmósfera, ya que reacciona casi que inmediatamente con agua para dar H2SO4. El SO3 formado a partir de SO2 y el ácido sulfúrico son considerados como contaminantes secundarios y dan lugar a problemas como la lluvia ácida y el smog. El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un gas incoloro, inflamable y extremadamente peligroso con olor a "huevo podrido", se produce de forma natural por los volcanes y algunas putrefacciones y de forma antrópica por las refinerías de petróleo, las plantas de gas y las industrias metalúrgicas, “a altas concentraciones tienen efectos adversos a la salud ya que actúa directamente sobre el sistema nervioso central, causando parálisis de centro respiratorios, sin embargo su olor tan desagradable permite que sea percibido a muy bajas concentraciones.” ("Hoja de seguridad XlX Sulfuro de Hidrógeno", 2018). 3.1.1.1.. Fuentes de emisión. El SO2 se genera principalmente por la utilización de combustibles fósiles con contenido de azufre como el carbón, la gasolina y el Diesel, los cuales son usados en la industria y el transporte, (RMCAB, 2015). Cerca del 86% de los 15 millones de toneladas por año de emisiones de óxido de azufre antropogénico son el resultado de la combustión de hidrocarburos.

(19) 8. en fuentes inmóviles, la mayor parte es emitido por las centrales eléctricas que queman carbón, y tan solo el 5% proviene de vehículos. (MASTERS, 2008), y debido a que estas son un foco en la economía mundial es de suma importancia incrementar el control sobre las emisiones que generan. Los óxidos de azufre se forman como consecuencia del proceso de combustión del azufre contenido en el carbón y el petróleo, la descomposición y la combustión de la materia orgánica y el aerosol masivo que procede de los océanos y los volcanes. El transporte es una de las fuentes de emisión de contaminantes como el SO2 y el NOx a la atmósfera. Entre los diferentes medios de transporte, el automóvil es uno de los que presenta una mayor problemática debido a su masificación en las ciudades, produciendo un aumento de la concentración de contaminantes en las zonas urbanas y, por tal motivo, un aumento en los efectos causados sobre la población. Sectores de la actividad industrial como la energética (centrales térmicas y refinerías de petróleo), cementera, siderurgia (siderurgia integral, fundiciones de hierro y acero, ferroaleaciones), química, industria del papel y alimentaria, son sectores con gran emisión de contaminantes a la atmósfera. (INSEMAP, 1994) 3.1.1.2.. Efectos sobre la salud. Los efectos que el SO2 puede causar sobre la salud humana se centra en el sistema respiratorio y las funciones pulmonares. Como el dióxido de azufre es altamente soluble en el agua, se absorbe con facilidad en la superficie húmeda de la nariz y de las vías respiratorias superiores y quedan retenidos allí consiguiendo una pequeña cantidad de estos alcanzar los pulmones, “la inflamación del sistema respiratorio provoca tos, secreción mucosa y agravamiento del asma y la bronquitis crónica; asimismo, aumenta la propensión de las personas a contraer infecciones del sistema respiratorio” (OMS, 2018)..

(20) 9. Varias especies de animales, incluyendo el hombre, reaccionan con broncoconstricción ante el SO2. La mayoría de los individuos mostrarán una reacción al SO2 a concentraciones de 5 ppm o mayores, y algunos individuos sensibles muestran efectos a 1 ó 2 ppm. El óxido de azufre en combinación con partículas y humedad relativa es un peligro serio para la salud humana. 3.1.1.3.. Efectos sobre las plantas. Los daños sobre las plantas dependen de la concentración del contaminante en el aire y del tiempo de exposición de la vegetación. Los efectos son más significativos en pequeños periodos de exposición a concentraciones muy elevadas, frente a largos periodos de exposición a concentraciones bajas. Las alteraciones más frecuentes que se producen es la aparición de manchas lechosas en las hojas, apareciendo después una pérdida de color de las zonas intervenales. Cuando los síntomas son más agudos, las manchas lechosas se vuelven marrones o rojizas, y en ocasiones los tejidos mueren. Asimismo, la contaminación de SO2 procedente de las industrias puede producir alteraciones en la reproducción de las masas forestales, degradación de la clorofila y reducción en la fotosíntesis disminuyendo así el poder reproductivo de estas y por consiguiente provocando la pérdida de especies. (INSEMAP, 1994) 3.1.1.4.. Efectos sobre los materiales. Los compuestos de azufre son responsables de los daños o deterioros significativos ocasionados en los materiales de construcción. Por lo general, los óxidos de azufre aceleran la corrosión del metal, pero esto depende del tipo de metal, el tiempo de exposición, la temperatura y especialmente la humedad relativa..

(21) 10. 3.1.1.5.. Lluvia ácida. El dióxido de azufre se transforma en ácido sulfúrico, el cual precipita en forma de lluvia acida. La lluvia ácida se ha convertido en un problema ambiental de gran importancia y se ha relacionado con la acidificación de lagos, ríos y aguas superficiales, que da como resultado la desaparición de la flora y fauna acuática. La lluvia ácida puede producir daños directos e indirectos a la vegetación, monumentos y edificaciones, y así contribuir a la corrosión de metales y pinturas. (GUTIERRES, ET AL, 1997). En la figura 1. se muestra un breve resumen de las fuentes principales y efectos sobre la salud del Dióxido de azufre.. Figura 1. Dióxido de azufre. Fuentes principales y efectos sobre la salud1. 1. Elaboración propia con base en el marco teórico de la presente monografía.

(22) 11. 3.1.2. Óxidos de nitrógeno. El nitrógeno molecular diatómico (N2) es un gas relativamente inerte que compone alrededor del 80% del aire que respiramos. Sin embargo, el elemento químico nitrógeno (N), en forma monoatómica, puede ser reactivo y poseer niveles de ionización desde más uno a más cinco. Por esto el nitrógeno puede formar varios óxidos diferentes. Los óxidos de nitrógeno a nivel atmosférico sufren complejas transformaciones físicas y químicas. La química atmosférica de los compuestos de nitrógeno es compleja, ya que depende de una serie de factores, “tales como la intensidad de la luz solar, temperatura, emisión de contaminantes, tiempo transcurrido de dichas emisiones, etc.;” (GALÁN & FERNÁNDEZ, 2006) además generan un incremento en la contaminación del aire ya que dan lugar a la formación de otros contaminantes, tales como el ozono, principalmente. Estas reacciones se diferencian en dos grupos, debido a las condiciones meteorológicas: •. Reacciones químicas diurnas La fuente dominante de los óxidos de nitrógeno en el aire son los procesos de combustión, en su mayor forma como monóxido de nitrógeno (NO). Éste es oxidado a dióxido de nitrógeno (Formula X): 2𝑁𝑂 + 𝑂2 → 2𝑁𝑂2. Ecuación no. 1. La tasa de esta reacción es fuertemente dependiente de la concentración de NO, de tal modo que, para valores altos de NO, situados principalmente en focos de emisión, la conversión a NO2 es rápida, pero si los niveles de NO son bajos la tasa de reacción disminuye notablemente (GALÁN & FERNÁNDEZ, 2006).

(23) 12. Bajo condiciones de luz solar el NO2 sufre con proceso de reconversión a NO (como resultados de la fotólisis), permitiendo la generación de O3 (Formula Y): 𝑁𝑂2 + ℎ𝑣 (290𝑛𝑚 < 𝜆 < 430𝑛𝑚) → 𝑁𝑂 + 𝑂∗. donde:. 𝑂∗ + 𝑂2 → 𝑂3. Ecuación no. 2 Ecuación no. 3. 𝑂∗ es oxigeno atómico. Las concentraciones necesarias de NO2 para la producción de ozono, son 0,02 ppb – 0,03 ppb. “Bower y col, observaron que en episodios de smog de NO2, con bajos niveles de ozono (< 30 ppb), el NO2 es generado de la siguiente manera: 𝑁𝑂 + 𝑁𝑂 + 𝑂2 → 2𝑁𝑂2. Ecuación no. 4. El compendio de reacciones, anteriormente descrito, constituye el llamado ciclo de los óxidos de nitrógeno, dando lugar a un incremento en la concentración ambiental de ozono…… los NOX, junto con los compuestos orgánicos volátiles (COV) desempeñan un papel primordial en la formación de ozono troposférico, al tratarse éste de un contaminante fotoquímico y secundario, necesitando de contaminantes primarios para su formación y de la presencia de radiación solar. La formación de ozono troposférico depende de la relación [NOx ]/[COV].” (GALÁN & FERNÁNDEZ, 2006) Derivados de los NOX como HNO3 y PAN (nitrato de perioxiacetileno), sus reacciones se muestran las fórmulas M y L, respectivamente, contribuyen a la formación de ozono, smog y lluvia ácida..

(24) 13. 𝑂𝐻 + 𝑁𝑂2 → 𝐻𝑁𝑂3. donde:. 𝑅𝑂3 + 𝑁𝑂2 → 𝑅 𝐶𝑂2 𝑁𝑂2 (𝑃𝐴𝑁). Ecuación no. 5. Ecuación no. 6. RO son radicales libres con alto poder oxidante •. Reacciones químicas nocturnas “Aunque la mayoría de los procesos oxidativos son iniciados por la presencia de la luz solar, existen procesos oxidativos significativamente potenciales que pueden ocurrir durante la noche. Estos procesos no pueden generar O3, pero generan otra serie de contaminantes secundarios, incluido H2O2. Por tanto, el NO2 en el ciclo nocturno, reacciona con el NO3 para generar pentóxido de dinitrógeno (N2O5), el cuál reacciona con agua para generar ácido nítrico (HNO3) mediante la hidrólisis de N2O5 durante el ciclo nocturno…el equilibrio de las reacciones se encuentra influenciado por la temperatura, humedad relativa y pH, favoreciéndose la reacción a baja temperatura, alta humedad relativa y bajo pH.” (GALÁN & FERNÁNDEZ, 2006). Con base en lo anterior se determina que la gran diferencia de las reacciones químicas de NOX está dada por la presencia de luz solar, obteniendo O3 como el principal producto en presencia de esta. Los óxidos gaseosos estables del nitrógeno incluyen el N2O (óxido nitroso), NO (monóxido de nitrógeno), N2O3 (trióxido de nitrógeno), NO2 (dióxido de nitrógeno), y N2O5 (pentóxido de.

(25) 14. nitrógeno) también existe una forma inestable como lo es el NO3. De estos, los únicos que están presentes en la atmósfera en cantidad significativa son el N2O, NO y NO2. Por tanto, estos tres son contribuyentes potenciales a la contaminación del aire. El óxido nitroso (N2O) es producido abundantemente por fuentes biogenéticas tales como las plantas y las levaduras. Es un gas inerte con características anestésicas; además reacciona fácilmente con el oxígeno natural del aire actuando como precursor, en presencia de luz solar, del ozono troposférico (contaminante presente en el aire de gran importancia). El N2O es también un “Gas de Invernadero” el cual absorbe la radiación infrarroja de longitud de onda larga para retener el calor que irradia la Tierra, y de esa manera contribuye al calentamiento global. El monóxido de nitrógeno (NO) es un gas incoloro, inodoro y no inflamable y su concentración ambiental es por lo general menor que 0.5 ppm, a esta concentración, el monóxido de nitrógeno presenta una toxicidad biológica insignificante. Sin embargo, este es un precursor de la formación del dióxido de nitrógeno, por tanto, el control del monóxido de nitrógeno es un factor importante para la reducción de la contaminación del aire. A excepción del NO proveniente del suelo, los relámpagos, y los incendios naturales, el NO es antropogénico en su mayor parte; se cree que las fuentes biogenéticas son responsables de menos del 10% de las emisiones totales de NO. El dióxido de nitrógeno (NO2) se encuentra presente en la atmosfera y en la lluvia ácida, es un gas pardo-rojizo, no inflamable, toxico y es muy visible cuando está presente en una suficiente cantidad, una concentración de 1 ppm de NO2 es probable que sea detectado a simple vista. Este gas absorbe la luz visible y a una concentración de 0.25 ppm causará apreciable reducción de la visibilidad. La mayoría de los países regulan este contaminante ya que es la forma más.

(26) 15. predominante de los NOx en la atmosfera que es generada por actividades antropogénicas. El NO2 no es un contaminante importante en el aire por sí solo, sino que también reacciona en la atmosfera para formar ozono (O3) y lluvia acida. Además, en concentraciones de corta duración superiores a 200 mg/m3, es un gas toxico que causa una importante inflamación de las vías respiratorias El amoniaco (NH3) es un gas incoloro y de olor característico; la presencia de los altos niveles de NH3 en la atmósfera es producto de escapes accidentales de origen industrial. (INSEMAP, 1994). 3.1.2.1.. Fuentes de emisión. Los contaminantes atmosféricos surgen de la emisión de materiales a la atmosfera ya sea desde un foco o conjunto de focos siendo estos la emisión primaria. La emisión secundaria resulta de la primaria como consecuencias de transformaciones químicas. Según García & Fernández (2006), dependiendo de su origen, las fuentes de emisión de contaminantes atmosféricos pueden englobarse en los siguientes puntos: •. Ambientes exteriores o Fuentes antropogénicas ▪. Procesos industriales. ▪. Actividad humana. o Fuentes naturales ▪. Procesos de quema de biomasa (combustibles fósiles). ▪. Océanos. ▪. Suelos. ▪. Procesos implicados con la luz solar.

(27) 16. •. Ambientes interiores. Existen diversas fuentes internas de emisión de óxidos de nitrógeno. Por un lado, aquellas que se presentan en ambientes exteriores pudiendo infiltrarse en ambientes interiores a través de procesos de cambios de aire. Por otro lado, los procesos de combustión, en ambientes interiores, respondiendo ésta a la principal fuente interna de emisión de óxidos de nitrógeno Los óxidos de nitrógeno son compuestos naturales en la atmósfera, sin embargo, allí se encuentran en pequeñas cantidades. Las fuentes naturales de generación de estos óxidos son los procesos biológicos en suelos, tormentas eléctricas y, en el caso del NO2, la oxidación del NO natural. Con respecto a las fuentes antropogénicas, la generación principal de los óxidos de nitrógeno se produce en las combustiones a altas temperaturas, así como en la fabricación de los ácidos nítrico y sulfúrico y en diversos procesos de nitración industrial. La fuente principal de NO es la oxidación incompleta del nitrógeno atmosférico en los motores de combustión interna. Las fábricas de abono, ácido nítrico y productos orgánicos son las principales fuentes de producción de NH3. (INSEMAP, 1994) Más del 90% de todos los óxidos de nitrógeno producidos por el hombre se originan por el consumo de combustibles. A una escala nacional, aproximadamente la mitad del NOx proviene de fuentes estacionarias tales como plantas termoeléctricas mientras que el resto proviene fuentes móviles, tales como los motores de encendido por chispa o por compresión instaladas en automóviles y camiones 3.1.2.2.. Efecto sobre la salud. La concentración de NO que se encuentra habitualmente en la atmósfera no es considerada como un riesgo para la salud humana, sin embargo, este puede oxidarse en la atmósfera y convertirse.

(28) 17. en NO2, el cual es nocivo. Los efectos que el NO2 puede provocar en la salud se centran en problemas relacionados con el sistema respiratorio. Estudios de mortalidad animal indican que el NO2 es cuatro veces más tóxico que el NO, siendo mortal en concentraciones de 100 ppm, las muertes se producen en el 90% de los casos por la formación de edemas pulmonares. (INSEMAP, 1994) El riesgo ambiental del dióxido de nitrógeno está asociado con los efectos en los pulmones. Se ha comprobado que provoca daños al parénquima pulmonar, e incluso ante exposiciones crónicas a concentraciones bajas el resultado es la aparición de cambios patológicos semejantes a los del enfisema pulmonar. Adicionalmente, determina la inhibición de la depuración mucociliar y la respuesta inmunológica del pulmón produciendo una disminución de la resistencia del pulmón ante infecciones. Por último, incrementa la sensibilidad pulmonar a los bronco constrictores afectando especialmente a la población asmática. La exposición a 15 ppm de NO2 causa irritación en los ojos y en la nariz, y se han notado trastornos en los pulmones a concentraciones de 25 ppm en una exposición de menos de 1 hora. (WARK & WARNER, 2002) 3.1.2.3.. Efectos en las plantas. El dióxido de nitrógeno a una concentración de 0.5 ppm en un periodo de 10 a 12 días ha detenido el crecimiento de plantas tales como el frijol y el tomate. La exposición de las plantas a bajas concentraciones de NOx durante periodos de tiempo reducidos no suelen producir algún tipo de alteración sobre estas. Cuando el tiempo de exposición aumenta se puede producir defoliaciones y clorosis, y si la planta dura varios días con valores de 2 a 10 ppm, puede aparecer necrosis con características similares a las producidas en el caso de SO2. (INSEMAP, 1994).

(29) 18. 3.1.2.4.. Efectos sobre los materiales. El dióxido de nitrógeno no causa daños directos en circunstancias normales, sin embargo, reacciona con el agua para dar ácido nítrico, que resulta ser un ácido fuerte y un agente corrosivo. La exposición de tintes textiles a atmósferas contaminadas con óxidos de nitrógeno puede producir la pérdida de color en las prendas. (INSEMAP, 1994). 3.1.2.5.. Lluvia ácida. Gran parte del dióxido de azufre y de los óxidos de nitrógeno que se emiten a la atmósfera retornan de nuevo a la superficie de la tierra ya sea en estado gaseoso, principalmente sobre las zonas cercanas a las fuentes de emisión, o ya sea en forma de ácidos disueltos en las gotas de lluvia. La formación de ácido sulfúrico y nítrico en la atmósfera se produce por la oxidación del SO2 y los óxidos de nitrógeno. Los efectos de la lluvia ácida se ponen en manifiesto principalmente en el medio acuoso, en los suelos y en la flora. Estos efectos se producen a grandes distancias de las emisiones de los contaminantes, por lo tanto, las consecuencias de esta contaminación pueden manifestarse en países distintos a los emisores. (INSEMAP, 1994) En la figura 2 se puede observar un breve resumen de las fuentes principales y efectos sobre la salud producidos por óxidos de nitrógeno..

(30) 19. Figura 2 Fuentes principales y efectos sobre la salud producidos por los óxidos de nitrógeno2.. 3.2. Problemática ambiental En Colombia, el monitoreo y control de la contaminación del aire ha tomado mayor relevancia en los últimos años ya que, según las cifras de la Organización Mundial de la Salud, una de cada ocho muertes en todo el mundo es el resultado de condiciones relacionadas con la contaminación atmosférica (WHO, GBoD 2016). El Informe del Estado de la Calidad del Aire en Colombia 2016 presentado por el IDEAM, refleja que entre los contaminantes con menor seguimiento a nivel nacional se encuentra el Dióxido de nitrógeno y el Dióxido de azufre con 37 y 31 puntos de muestreo, respectivamente; de los cuales tan solo el 16% de las estaciones que evaluaron dióxido de azufre y el 19% de las estaciones que evaluaron dióxido de nitrógeno cumple con el 75% de datos válidos.. 2. Elaboración propia con base en el Marco Teórico de la presente monografía..

(31) 20. 3.2.1. Dióxido de azufre. 3.2.1.1.. A nivel nacional. El Informe del Estado de la Calidad del Aire en Colombia 2016 presentado por el IDEAM, refleja que el dióxido de azufre es uno de los contaminantes con menor seguimiento a nivel nacional con 31 puntos de muestreo, de los cuales, tan solo el 16% de las estaciones cumplen con el 75% de datos válidos. Las estaciones de monitoreo que cumplieron con el criterio de representatividad temporal superior al 75% se encuentran localizadas en jurisdicción del Área Metropolitana del Valle de Aburrá (AMVA), de la Secretaria Distrital de Ambiente (SDA) y del Departamento Administrativo de Gestión del Medio Ambiente de Santiago de Cali. •. Concentraciones promedio anuales. Para el año 2016, las máximas concentraciones obtenidas a nivel nacional reflejan el bajo potencial de afectación que tiene este contaminante sobre la salud humana y el ambiente, correspondiendo al 25% del nivel máximo permisible. La estación de monitoreo que registró las mayores concentraciones de este contaminante fue Girardota S.O.S Aburrá Norte, localizada en jurisdicción del Área Metropolitana del Valle de Aburrá con un promedio de 20 µg/m3. En segundo lugar, se ubicó la estación de monitoreo La Ermita, ubicada en la capital del Valle del Cauca con un promedio anual de 6 µg/m3. •. Excedencias al nivel máximo diario. Durante el 2016 no se presentaron excedencias al nivel máximo diario. La máxima concentración diaria fue 41 µg/m3, la cual fue registrada en la estación Girardota - S.O.S Aburrá Norte.

(32) 21. (AMVA). Por su parte, el promedio móvil de 3 horas más alto registrado fue en la misma estación, donde se alcanzó una concentración de 159µg/m3. 3.2.1.2.. A nivel distrital. La Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá (RMCAB) hoy SVCA cuenta con una instrumentación para medir este parámetro. Para el año 2017, siete (7) de las once (11) estaciones midió SO2 y para el año 2018 se cuenta con el mismo número de estaciones. Con el propósito de realizar la comparación con las normas vigentes, se debe tener presente que solo es posible esta evaluación si se posee con más del 75% de datos válidos. En el 2017, cinco (5) estaciones reportaron datos de este contaminante con una representatividad temporal mayor al 75% y para los primeros meses de 2018, se cuenta con las mismas siete (7) estaciones y se podrá trabajar únicamente con cuatro, así se obtenga el 100% de los datos validos en los siguientes meses. Con lo anterior se evidencia que, en primer lugar, existe una baja cobertura de medición de este parámetro y cuando se mide la concentración el equipamiento presenta fallas llegando a obtener tan solo 3189 datos (Tunal, 2017) de los 8760 datos totales que se deben tener en el año y 2380 datos (Carvajal-Sevillana) de los 5088 que se deben tener en la fracción de 2018. •. Comportamiento anual por estación. Al momento de analizar la información presentada en el Informe Anual de Calidad de Aire en Bogotá de la Secretaria Distrital de Ambiente (2017) se concluye que, respecto a este contaminante, ninguna estación de la ciudad sobrepasó el límite máximo permisible, por tal, todas cumplen con la norma diaria y anual que se encontraba vigente en ese momento (250µg/m³ y 80µg/m³ respectivamente). La mayor concentración fue de 13,4 ug/m3 y se presentó en la.

(33) 22. estación Carvajal-Sevillana, mientras que la estación con menor concentración promedio fue Centro de Alto Rendimiento, con 3,3 ug/m3. En la figura 3 se muestra el comportamiento de las concentraciones anuales de SO2 en las estaciones con representatividad temporal mayor al 75% para el año 2017.. Comportamiento anual SO2 (ug/m3) 90 80 70 60 50 40 30 20 10. 13,4 3,4 Suba. 3,3. 4,2. 6,1. Centro de alto rendimiento. Puente Aranda. Kennedy. 0. Concentración de SO2 (ug/m3). Carvajal-Sevillana. Norma Anual SO2. Figura 3. Comportamiento de las concentraciones anuales de SO2 para el año 20173 Para el año 2017, el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible expidió la Resolución 2254 de 2017 y en ella se describe que a partir del primero de enero de 2018, los únicos tiempos de exposición aplicables para SO2 sería de 24 horas y horario y que la medición anualizada no tendrá límites máximos permisibles.. 3. Elaboración propia con base a los datos de la figura 6-42 del Informe de Calidad del Aire en Bogotá del 2016 de la Secretaria Distrital de Ambiente.

(34) 23. •. Comportamiento diario por estación. Cada dato diario se calcula a partir del promedio aritmético de los valores horarios los cuales deben cumplir con el criterio de captura de datos temporal de 75%, es decir, mínimo 18 datos de las concentraciones horarias por día. Para el año 2017, cinco de las siete estaciones que reportaron datos de SO2 tuvieron un porcentaje de datos validos mayor al 86%, siendo la estación de Puente Aranda la que tuvo la mayor cantidad de datos válidos, con un 98% del total de datos capturados. Adicionalmente, teniendo en cuenta el límite máximo permisible de SO2 para un tiempo de exposición diario (250 ug/m3), no se presentaron excedencias sobre la norma en ninguna estación. Las concentraciones máximas de SO2 para el 2017 se presentaron en igual proporción en los meses de febrero y junio, y en las demás estaciones se registraron en marzo, octubre y diciembre. La concentración más alta se registró en la estación Carvajal-Sevillana, con 31,4 ug/m3 el 27 de diciembre. El comportamiento semanal en las estaciones con representatividad superior al 75% se muestra en la figura 4, donde se observa que las mayores concentraciones se presentan entre los miércoles y viernes, y las menores concentraciones se presentan los domingos lo que se puede relacionar principalmente con la disminución del flujo de vehículos pesados y de transporte publico los fines de semana. También se observa que la estación Carvajal-Sevillana presenta concentraciones en una magnitud mayor en comparación con las otras estaciones, llegando a duplicar las concentraciones registradas, posiblemente por influencia del tráfico de carga pesada que circula en el área de influencia de esta estación..

(35) 24. Figura 4 Comportamiento semanal de las concentraciones de SO2 en estaciones con representatividad superior al 75%4. Los comportamientos mensuales de las concentraciones de SO2 se representan en la Figura 5. Se observa que no existe un comportamiento homogéneo en las estaciones lo que puede estar influenciado por las fluctuaciones en las condiciones meteorológicas de cada lugar, principalmente en lo que hace referencia a la dirección y velocidad del viento de cada mes.. 4. Tomado de la figura 6-40 del informe de calidad del aire en Bogotá del 2017 de la secretaria distrital de ambiente.

(36) 25. Figura 5 Comportamiento mensual de la concentración de SO25. El Sistema de Vigilancia de Calidad del Aire para el 2017 poseía siete estaciones que monitorearon este contaminante, estas estaciones se encuentran localizadas en Suba, Centro de Alto Rendimiento, Puente Aranda, Kennedy, Carvajal-Sevillana, Tunal y San Cristóbal; la captura de datos para este año se encontró en 96%, 86%, 98%, 95%, 91%, 34% y 44% respectivamente, lo que indica que solo cinco de las siete estaciones cuentan como un porcentaje de datos válidos mayor al 75%. Con lo anterior se evidencia una falencia tanto en el número de estaciones, como en la eficiencia de concentraciones válidas para poder realizar la comparación con la normativa y así llevar un análisis de la información. Asimismo, se puede decir que a nivel. 5. Tomado de la Figura 6-42 del Informe de Calidad del Aire en Bogotá del 2017 de la Secretaria Distrital de Ambiente.

(37) 26. Distrital se cuenta con una (1) estación por cada 1.3 millones de habitantes siendo este valor muy bajo para la dimensión y complejidad de la ciudad. •. Comportamiento horario por estación. El comportamiento de SO2 en este periodo de exposición horaria durante 2017 se encuentra en la figura 6, se observa que en las estaciones no hay un patrón específico sobre el comportamiento de las concentraciones durante el año. En las estaciones Suba, Puente Aranda y Kennedy se observan incrementos al inicio del año, mientras que la estación de Carvajal-Sevillana se observa un aumento notable en las concentraciones en comparación con las otras estaciones, en julio con concentraciones cercanas a los 100 ug/m3 y en diciembre con valores de 80 ug/m3.. Figura 6 Comportamiento de las concentraciones horarias por estación. 6. 6. Tomado de la Figura 6-44 del Informe de Calidad del Aire en Bogotá del 2017 de la Secretaria Distrital de Ambiente.

(38) 27. En cuanto al comportamiento de las concentraciones en el ciclo horario se evidencia un patrón similar de comportamiento, con concentraciones bajas en la madrugada las cuales se incrementan rápidamente hacia las 8 de la mañana, y después hay un descenso en las concentraciones hacia el mediodía. Las concentraciones registradas en todas las estaciones, a excepción de CarvajalSevillana, presentan valores menores a 10 ug/m3 en promedio, mientras que en dicha estación los valores registrados son cercanos a los 20 ug/m3. Tanto los resultados diarios como horarios indican que los niveles que se reportan en estas áreas son bajos, teniendo en su gran mayoría una clasificación BUENA. Sin embargo, se debe tener en cuenta la ubicación de la estación y la altura a la cual se está capturando el gas teniendo como referencia las fuentes que lo producen, que en su gran mayoría son de tipo móvil, con esto se indica que para este contaminante y todos los generados por este, el tipo de estación que se debería implementar para poder justificar de manera adecuada el impacto de sus emisiones es que deberá ser una estación de tipo tráfico y no ambiental. •. Comportamiento histórico. El resumen de los promedios de concentración diarios de la ciudad y las concentraciones máximas de SO2 para el periodo 2012-2017 se representa en la Tabla 1. Donde se observa que la estación Carvajal-Sevillana ha presentado los valores más altos en comparación con las demás estaciones, con un valor máximo de 51,1 ug/m3 en el año 2013; esta estación, al igual que la estación de Kennedy, se encuentran ubicadas en la zona suroccidental de la ciudad y se caracteriza por la presencia de actividad industrial y el paso de vehículos de carga pesada cuyos procesos de combustión emiten este contaminante a la atmósfera. Caso contrario sucede en la estación San Cristóbal, donde se presentan los valores más bajos de concentración de este contaminante. El promedio anual de 2017 se incrementó con respecto a las concentraciones de.

(39) 28. los últimos tres años, ya que la estación Carvajal-Sevillana, la cual registra las mayores concentraciones de SO2, tenía una representatividad temporal menor al 75% por lo que no había sido incluida en el cálculo del promedio a nivel ciudad hasta 2017. Lo anterior se representa en la Figura 7. Tabla 1 Promedios anuales y máximos históricos de SO2 para los años 2012-20167. Año. Promedio ciudad SO2 ug/m3. 7. ug/m3. Fecha de ocurrencia del máximo. Estación. Máximo. 2012. 7,4. 47,1. 05/06/12. Carvajal-Sevillana. 2013. 8,6. 51,1. 13/06/13. Carvajal-Sevillana. 2014. 4,2. 32,2. 13/12/14. Kennedy. 2015. 3,3. 48,2. 26/10/15. Carvajal-Sevillana. 2016. 3,9. 40,8. 27/05/16. Carvajal-Sevillana. 2017. 5,3. 31,4. 27/12/17. Carvajal-Sevillana. Elaboración propia con base a los datos de la tabla 6-19 del Informe de Calidad del Aire en Bogotá del 2017 de la Secretaria Distrital de Ambiente.