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EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LAS CONCENTRACIONES DE PM-10 CON RELACIÓN A VARIABLES METEOROLÓGICAS EN TRES (3) SEDES DE
LA UNIVERSIDAD DISTRITAL
DIANA YASMIN PINEDA BALLESTEROS
20092085034
SERGIO JULIAN ALVAREZ RODRIGUEZ
20082085004
DIRECTOR
JOSÉ ALEJANDRO MURAD PEDRAZA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGÍA EN SANEAMIENTO AMBIENTAL
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EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LAS CONCENTRACIONES DE PM-10 CON RELACIÓN A VARIABLES METEOROLÓGICAS EN TRES (3) SEDES DE
LA UNIVERSIDAD DISTRITAL
DIANA YASMIN PINEDA BALLESTEROS
20092085034
SERGIO JULIAN ALVAREZ RODRIGUEZ
20082085004
PROYECTO DE APLICACIÓN PARA OBTAR EL TITULO DE TECNOLOGOS EN SANEAMIENTO AMBIENTAL
DIRECTOR
JOSÉ ALEJANDRO MURAD PEDRAZA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
TECNOLOGIA EN SANEAMIENTO AMBIENTAL
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AGRADECIMIENTOS
Agradezco inmensamente a Dios por permitirme culminar esta etapa de mi vida, a mi mami que ha luchado incansablemente por mí, por ser mi luz cada mañana y por brindarme su apoyo incondicional, a mi abuelita que ha estado presente en cada etapa de mi vida, aunque no sabe mucho del tema siempre ha tenido muy buenos deseos para mí, a mi esposo por su paciencia, por luchar junto a mí por un mejor futuro y por ser mi armazón. A todos los miembros de mi familia que oraron y siempre me brindaron su apoyo.Finalmente y no menos importante a nuestro director Ing. José Alejandro Murad por su inmensa paciencia y dedicación, y a la Universidad Distrital por haberme dado la oportunidad de formarme y ser profesional.
DIANA YASMIN PINEDA BALLESTEROS
Agradezco en primera instancia a Dios quien ha sido el guía durante este proceso de formación siendo la parte fundamental de mi vida, a mi familia quien ha estado en mis ocurrencias, victorias y desdichas en especial mis padres, mi hermana, mi abuela y mi adorada y hermosa hija, que gracias a sus valores y principios me he desarrollado como persona y han contribuido a lo largo de mi formación. A la universidad por darme la oportunidad de educarme profesional mediante excelentes estándares de calidad y bajo los mejores fundamentos, en especial la colaboración por parte de mis docentes universitarios y particularmente mi director de proyecto Ing. José Alejandro Murad quien ha estado muy al tanto de este proceso. A todas las personas que no puedo mencionar pero que de alguna manera hicieron parte de este proceso infinitas gracias.
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Nota de aceptación
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José Alejandro Murad Pedraza
Director
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Jorge Alberto Valero Fandiño
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RESUMEN
Para la realización del estudio se efectúa la medición del contaminante de material particulado menor a 10 micras (PM-10) y cuatro variables meteorológicas correspondientes a velocidad del viento y dirección del viento, humedad relativa y temperatura, datos que se extraen del equipo AQM60 con apoyo de la red de calidad del aire de la Universidad Distrital. Para tener en cuenta los meses en los que se realizó el estudio se compara la información anual suministrada por el equipo, se prosigue a depurar la información con inconsistencias y se toman los meses más recientes, dichos datos se tomaron en una temporalidad de tres meses comprendidos desde el 13 de diciembre de 2013 hasta el 12 de marzo de 2014. Posteriormente de la extracción de los datos se promedian en una temporalidad horaria, diaria, y mensual. Finalmente se toman los promedios de las concentraciones de PM-10 y se empiezan a correlacionar con cada una de las variables meteorológicas, con el fin de observar la influencia que tiene cada una de ellas sobre la dispersión del contaminante.
SUMMARY
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2.1. Meteorología y variables………...…………... 19
2.1.1. Dirección y velocidad del viento………... 20
2.1.1.1. Vientos barlovento y sotavento………... 21
2.1.2. Humedad.……….………... 23
2.1.3. Temperatura……….…...24
2.2. Definición de material particulado PM-10……….…………. 25
2.3. Fuentes de contaminación……….…………...26
2.3.1. Fuentes naturales………...26
3.2 Fase 1: Análisis meteorológico………33
3.3 Fase 1: Correlación………...34
4. MARCO GEOGRAFICO………...………37
4.1. Red de monitoreo de calidad del aire………...37
4.1.1. Localidad Santafé-Estación de artes ASAB………..37
8
4.1.3. Localidad Candelaria-Estación de medio ambiente y recursos naturales
vivero………...44
5: RESULTADOS………..…44
5.1 Análisis de PM-10………..…44
5.1.1. Variación de las concentraciones……….………..44
5.1.2.1. Estación de artes ASAB………..…..44
5.1.2.2. Estación tecnológica………..…...45
5.1.2.3. Estación medio ambiente y recursos naturales vivero………….…………...48
5.2. Comparación con la norma………...49
5.2.1. Estación de artes ASAB………..…...49
5.2.2. Estación Tecnológica………...51
5.2.3 Estación de medio ambiente y recursos naturales sede vivero………...…..52
5.3. Índice de calidad del aire (ICA)………...54
5.3.1. Estación de artes ASAB relación índice de calidad del aire………..………...54
5.3.2. Estación tecnológica relación índice de calidad del aire.………...55
5.3.3 Estación de medio ambiente y recursos naturales vivero relación índice de calidad del aire...………....………....………...………....57
5.4. Análisis de variables meteorológicas………...59
5.4.1. Estación de artes ASAB………...59
5.4.2. Estación tecnológica………...62
5.4.3 Estación medio ambiente y recursos naturales vivero………...63
5.5. Correlación de variables meteorológicas con concentraciones de PM-10...66
5.5.1. Estación de artes ASAB………...66
5.5.1.1. Dispersión del contaminante………67
5.5.2. Estación tecnológica……….………..…..72
5.5.2.1. Dispersión del contaminante………....73
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5.5.3.1. Dispersión del contaminante………...77
6. CONCLUSIONES………..82
7. RECOMENDACIONES……….85
8. BIBLIOGRAFÍA………..86
9. INFOGRAFÍA………..87
10. ANEXOS………...89
10.1 Direcciones auxiliares………...89
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Índices de tablas
Tabla 1. Relación de temperaturas-humedad del aire……….….….24
Tabla 2. Promedios mensuales y anuales de temperaturas en ciudades de la Región Andina (Bogotá)………..25
Tabla 3. Puntos de corte del ICA………..…..29
Tabla 4. Índice de calidad del aire-limites………..…...30
Tabla 5. Niveles máximos permisibles para contaminantes criterio………..31
Tabla 6. Concentraciones y tiempo de exposición de los contaminantes para los niveles de prevención, alerta y emergencia. ………...32
Tabla 7. Concentraciones trimestrales puntos máximos………...46
Tabla 8. Relación de concentraciones que excedieron el límite máximo permisible...……..50
Tabla 9. Diciembre-enero……….50
Tabla 10. Enero-febrero………...50
Tabla 11. Febrero-marzo………..50
Tabla 12. Relación de concentraciones que excedieron el límite máximo permisible…...51
Tabla 13. Diciembre-enero………...52
Tabla 14. Enero-febrero……….…...52
Tabla 15. Febrero-marzo………..52
Tabla 16. Relación de concentraciones que excedieron el límite máximo permisible………53
Tabla 17. Diciembre-enero……….…..53
Tabla 18. Enero-febrero……….…...53
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Índice de figuras
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Índice de gráficos
Grafico 1. Concentraciones promedio de PM-10 diciembre-enero………..…....44
Grafico 2. Concentraciones promedio de PM-10 enero-febrero………...44
Grafico 3. Concentraciones promedio de PM-10 febrero-marzo………..45
Grafico 4. Comparación de promedio concentraciones PM-10 diciembre-marzo….……….45
Grafico 5. Concentraciones de promedio PM-10 diciembre-enero………...46
Grafico 6. Concentraciones de promedio PM-10 enero-febrero………...46
Grafico 7. Concentraciones de promedio PM-10 febrero-marzo……….………..47
Grafico 8. Comparación concentraciones promedio de PM-10 de diciembre-marzo….…...47
Grafico 9. Concentraciones promedio de PM-10 de diciembre-enero……….…………48
Grafico 10. Concentraciones promedio de PM-10 de enero-febrero………..………...48
Grafico 11. Concentraciones promedio de PM-10 de febrero-marzo……….………..48
Grafico 12. Comparación de concentraciones promedio de PM-10 de diciembre-marzo....49
Grafica 13. Estación de artes ASAB mes diciembre-enero……….……..54
Grafica 14. Estación de artes ASAB mes enero-febrero……….……...54
Grafica 15. Estación de artes ASAB mes febrero-marzo……….………..55
Grafica 16. Estación Tecnológica mes diciembre-enero……….……...55
Grafica 17. Estación Tecnológica mes enero-febrero……….……....56
Grafica 18. Estación Tecnológica mes febrero-marzo……….……...56
Grafica 19. Estación medio ambiente y recursos naturales vivero diciembre-enero………..….……57
Grafica 20. Estación medio ambiente y recursos naturales sede vivero enero-febrero………...57
Grafica 21. Estación medio ambiente y recursos naturales sede vivero febrero-marzo……….……….…….……...58
Grafica 22. Promedio velocidad del viento diciembre-enero………..59
Grafica 23. Promedio velocidad del viento enero-febrero……….…...…..59
Grafica 24. Promedio velocidad del viento febrero-marzo………....…….59
Grafica 25. Promedio humedad relativa diciembre-enero……….…….60
Grafica 26. Promedio humedad relativa enero-febrero……….…………..60
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Grafica 28. Promedio temperatura diciembre-enero……….………….61
Grafica 29. Promedio temperatura enero-febrero……….………...61
Grafica 30. Promedio temperatura febrero-marzo……….……...61
Grafica 31. Promedio velocidad del viento diciembre-enero……….………...62
Grafica 32. Promedio velocidad del viento enero-febrero……….………....62
Grafica 33. Promedio velocidad del viento febrero-marzo……….………...62
Grafica 34. Promedio velocidad del viento diciembre-enero……….…………....63
Grafica 35. Promedio velocidad del viento enero-febrero……….……...63
Grafica 36. Promedio velocidad del viento febrero-marzo……….………....63
Grafica 37. Promedio humedad relativa diciembre-enero……….………...64
Grafica 38. Promedio humedad relativa enero-febrero……….…………..64
Grafica 39. Promedio humedad relativa febrero-marzo………...64
Grafica 40. Promedio temperatura diciembre-enero……….………..65
Grafica 41. Promedio temperatura enero-febrero………...65
Grafica 42. Promedio temperatura febrero-marzo……….……...65
Grafica 43. Correlación PM-10 con velocidad del viento diciembre-enero……….……...66
Grafica 44. Correlación PM-10 con velocidad del viento enero-febrero………….……...66
Grafica 45. Correlación PM-10 con velocidad del viento febrero-marzo………….………....66
Grafica 46. Rosas de viento mes diciembre-enero……….………….67
Grafica 47. Rosas de viento mes enero-febrero……….……….67
Grafica 48. Rosas de viento mes febrero-marzo……….………...67
Grafica 49. Correlación PM-10 con humedad relativa diciembre-enero……….……….69
Grafica 50. Correlación PM-10 con humedad relativa enero-febrero………….………..69
Grafica 51. Correlación PM-10 con humedad relativa febrero-marzo……….…………...69
Grafica 52. Correlación PM-10 con temperatura diciembre-enero………….….……….70
Grafica 53. Correlación PM-10 con temperatura enero-febrero……….………...70
Grafica 54. Correlación PM-10 con temperatura febrero-marzo……….………..70
Grafica 55. Correlación de humedad relativa y temperatura diciembre-enero…….………..71
Grafica 56. Correlación de humedad relativa y temperatura enero-febrero….………...71
Grafica 57. Correlación de humedad relativa y temperatura febrero-marzo……….………..71
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Grafica 59. Correlación PM-10 con velocidad del viento enero-febrero……….………...72
Grafica 60. Correlación PM-10 con velocidad del viento febrero-marzo……….………72
Grafica 61. Rosas de viento mes diciembre-enero……….…………73
Grafica 62. Rosas de viento mes enero-febrero………...73
Grafica 63. Rosas de viento mes febrero-marzo……….………...73
Grafica 64. Correlación de humedad relativa-temperatura diciembre-enero………..75
Grafica 65. Correlación de PM-10 con velocidad del viento diciembre-enero.…………...76
Grafica 66. Correlación de PM-10 con velocidad del viento enero-febrero.………76
Grafica 67. Correlación de PM-10 con velocidad del viento febrero-marzo.………...76
Grafica 68. Rosa de vientos mes diciembre-enero……….……….77
Grafica 69. Rosa de vientos mes enero-febrero………….……….77
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Índice de mapas
Mapa 1. Ubicación Estación de artes ASAB………..…..39 Mapa 2. Ubicación Estación tecnológica………..………...41 Mapa 3. Ubicación Estación de medio ambiente y recursos naturales…………..…….43
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INTRODUCCIÓN
En el plan decenal de descontaminación de calidad de aire para Bogotá (S.D.A. 2010) se planteó por primera vez la influencia de las variables meteorológicas (Humedad, Temperatura, Dirección y Velocidad del viento) dentro de las concentraciones de material particulado y gases contaminantes diferentes a las velocidades de dirección y velocidad del viento que son habitualmente usadas para la elaboración de rosas de vientos y de dispersión. Para lo cual la Secretaria de Ambiente contó con la modernización de la red de monitoreo de calidad del aire de Bogotá (RCMAB) en el 2007.
Las interacciones en la atmosfera son imprevisibles para poder llevar un registro de las variables meteorológicas que influyen en la dinámica atmosférica, pueden contribuir para generar modelamientos y probabilidades de eventos atmosféricos donde contaminantes como el material particulado puedan afectar a la salud, es por ello fundamental poder contar con los registros de las variables meteorológicas, las cuales se miden a través del Sistema de Vigilancia de Calidad de Aire de la Universidad Distrital (SVCA-UD).
Durante los últimos 8 años comprendidos en el estudio de calidad de aire de la ciudad de Bogotá contemplado en el plan decenal de descontaminación del aire de la Secretaria Distrital de Ambiente 2010, se encontró que la concentración de PM-10 durante la última década siempre excedió el límite máximo permisible anual de 50 µg/m³. De acuerdo al mismo estudio se evidenció que las variables meteorológicas tienen una influencia en las concentraciones de material particulado. En ciudades como México D.F. o Beijing en china, la influencia de variables meteorológicas son las determinantes para que las concentraciones de PM-10 aumenten y lleguen a estancarse en las áreas urbanas por procesos de estabilidades a capas altas de la atmosfera para ser disipado o diluido.
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excediéndola en un 40%, según el límite máximo permisible establecido en la resolución 610 de 2010 y en la actualidad sigue en aumento.
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1. OBJETIVOS
1.1. General
Analizar el comportamiento del PM-10 bajo la influencia de variables meteorológicas (humedad, temperatura, dirección y velocidad del viento) de las estaciones del sistema de vigilancia de calidad de aire de la Universidad Distrital (SVCA-UD)
1.2. Específicos
Analizar el comportamiento de las concentraciones de PM-10 por los equipos automáticos del SVCA-UD en varios rangos de tiempo (diario, horario y minutal)
Analizar el comportamiento de variables meteorológicas tomadas por las estaciones de calidad de aire en la misma temporalidad de las concentraciones del contaminante
Correlacionar las variables meteorológicas que incidan en los niveles de
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2. MARCO TEÓRICO
2.1 METEOROLOGÍA Y VARIABLES
Para las condiciones meteorológicas es difícil encontrar una definición exacta; es la suma total de diversos estímulos atmosféricos a los que están sometidos las personas, plantas, y objetos inanimados. Dicha dificultad se debe a que no se puede encontrar un índice combinado que integre todos los factores (temperatura, humedad, viento, precipitación, nubosidad, presión atmosférica, entre otros) en una sola escala. (Gutiérrez, Romieu, 1997)
El clima influye en la vida presente en la tierra e indudablemente ha condicionado el devenir del ser humano desde el principio de los tiempos. La atmosfera y sus movimientos, la radiación solar que proporciona energía y calor y el agua que hace posible la vida determinan el tiempo tal y como lo percibimos.
El conocimiento del estado de la atmosfera resulta más imprescindible a la hora de planificar la mayor parte de las actividades del ser humano. Las redes de estaciones meteorológicas, los globos sonda, los satélites de observación de la atmosfera, los radares, así como los modelos numéricos de predicción meteorológica se conjugan para aportar un conocimiento más detallado de la dinámica atmosférica. El interés por el comportamiento atmosférico, del clima ha aumentado en los últimos tiempos; las actividades humanas modifican la composición de la atmosfera, lo que puede llevar a un cambio en el clima tal y como lo conocemos hoy, que repercuta en todos los componentes del mismo. (Sendiña, Pérez, 2006).
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2.1.1 Dirección y velocidad del viento.
Según (fuentes, 2000) el viento se origina por cualquier desequilibrio o inestabilidad que se produce en la atmosfera tiende a equilibrarse de forma natural. El desequilibrio generado por la presión en la atmosfera tiende a equilibrarse mediante desplazamientos de aire de zonas de mayor presión a zonas de menor presión. Este desplazamiento de aire en sentido vertical se denomina viento. (Fuentes, 2000)
El viento se mide en las estaciones meteorológicas de todo el mundo mediante los anemómetros y anemógrafos, ubicado a 10 metros de altura, según lo establecen las normas y estándares de la organización meteorológica mundial. (Enríquez, 2012)
Colombia, por encontrarse geográficamente ubicada entre el Trópico de Cáncer y el de Capricornio, está sometida a los vientos alisios que tienen como origen los sistemas de altas presiones subtropicales, cerca de los 30° de latitud norte y sur, y por estar, en las proximidades del ecuador, la fuerza de Coriolis, que es muy importante en el campo del viento en zonas templadas, se hace muy pequeña y por ello los vientos están influenciados por las condiciones locales y por el rozamiento proporcionado por las grandes irregularidades que presenta la cordillera de los Andes al ramificarse en tres sistemas, que se extienden longitudinalmente a lo largo del país con diferentes elevaciones. Además, los dos mares que lo bañan también tienen su papel en el comportamiento del viento. Esto y algunas diferencias de gradientes de presión, hacen que la dirección y la velocidad del viento varíen de un momento a otro y de un sitio a otro. (Enríquez, 2012)
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Figura 1. Vientos Alisios
Fuente: www.gevic.net/multimedia/imagenes/Geografia/008.jpg
Estos vientos también confluyen sobre todos los países y zonas ubicadas en el ecuador; son los determinantes de las zonas de confluencia intertropical y de las temporadas invernales (temporadas de más lluvias) y de verano (temporada de menos lluvia) en Colombia. Los alisios son adicionalmente, el medio de transportes de calor desde las zonas ecuatoriales hasta las subtropicales. (IDEAM, 2010)
2.1.1.1. Vientos barlovento y sotavento
BARLOVENTO: Ladera de un relieve o región, orientada hacia la dirección del viento. Habitualmente la ladera de barlovento es más húmeda, ya que el aire se ve impulsado a ascender, al hacerlo se enfría y se produce la precipitación. (Educarex, 2015)
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Figura 2. Vientos Barlovento y Sotavento
Elaboración propia
Fuente:
http://contenidos.educarex.es/sama/2010/csociales_geografia_historia/geografia/conceptos/ conceptos_climatologia.html
El comportamiento interanual del viento hay que monitorearlo y estudiarlo para conocer los potenciales energéticos que posee. En Colombia esta tarea la ha hecho la subdirección de meteorología del IDEAM, acoplando datos desde hace más de 30 años en las diferentes estaciones meteorológicas repartidas por toda la superficie nacional. En el año 2006 se procedió a la evaluación de toda esta información y en sinergia con la Unidad de Planeamiento Minero Energético (UPME) del ministerio de Minas y Energía se elaboró el atlas de viento energía eólica de Colombia, la primera gran aproximación fundamentada al conocimiento del recurso en sus dimensiones espacial y temporal. (Enríquez, 2012)
Las unidades con las que se mide la fuerza del viento se dan en metros por segundo (m/s) o nudos (equivalente a millas marinas por hora).
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costeras del norte del país, que alcanzan a recibir plenamente las influencia de los vientos Alisios del noreste durante el invierno del hemisferio norte, cuando la ZCIT (zona de influencia intertropical) alcanza su posición más al sur. El occidente del país tiende a presentar los menores valores, tal como su posición relativa a la circulación general de la atmósfera en la zona tropical permite suponer. (Enríquez, 2012)
La dirección del viento (aquella de la que procede el viento), en la información suministrada por el IDEAM y la SDA, se encuentra expresada de acuerdo con los correspondientes grados cegesimales medidos a partir del Norte (0°) y en el sentido de giro de las agujas del reloj, mientras que, la velocidad del viento (relación entre la distancia recorrida por el aire y el tiempo empleado) está reportada en metros por segundo. (IDEAM, 2010)
2.1.2. Humedad
Humedad atmosférica hace referencia a la cantidad de vapor contenido en la atmosfera. Cuando alcanza la máxima cantidad de vapor de agua contenida en un momento determinado; es el punto se saturación. A mayor temperatura mayor será el punto de saturación.
Humedad relativa: es la cantidad de vapor de agua contenida en el aire, con relación a la cantidad máxima que sería capaz de contener a la misma temperatura. Se expresa porcentualmente. La humedad relativa varía en razón inversa a la temperatura. A mayor temperatura corresponde una menor humedad relativa. (Fuentes, 2000).
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condensación va asociada a ras de suelo con el rocío; la solidificación a la aparición de escarcha.
Tabla 1. Relación temperatura-humedad del aire
Temperatura Contenido en vapor
de agua
Humedad de
saturación Humedad del aire
En ascenso Constante En ascenso Aire relativamente seco
En descenso Constante En ascenso
Aire relativamente húmedo
Fuente: Roth, 2003
2.1.3. Temperatura
En Colombia, como en todos los países ubicados en la franja ecuatorial, la temperatura disminuye con la altura a razón de 6,0°C a 6,5°C por Km. La temperatura casi no varía según las estaciones climáticas del año, como si sucede en Europa, Estados Unidos y países de latitudes medias. Además tiene una variabilidad interanual en función de fenómenos naturales como el niño y la niña, y una muy marcada variabilidad diurna. (Enríquez, 2012)
En los días despejados las temperaturas máximas aumentan y las mínimas disminuyen, haciéndose mayor la amplitud de las temperaturas en un mismo día. En las costas Caribe y Pacífica la amplitud diaria de las temperaturas es menor (de 6 °C a 8°C) que en el interior del país (entre 8°C y 14°C). (Enríquez, 2012)
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Tabla 2. Promedios mensuales y anuales de temperaturas en ciudades de la región Andina (Bogotá)
Es importante la sensación térmica, como ya se definió anteriormente, para todas las zonas geográficas del país, pero especialmente para las regiones bajas, cálidas y de los altiplanos fríos. La sensación térmica es función de la humedad relativa del aire y de la intensidad del viento. En los altiplanos andinos, por ejemplo, un día nublado y con vientos causa una sensación térmica de frío intenso, pero si el viento está en calma, la sensación es diferente y se puede decir que pasa inadvertido el frío, que en ese caso se considera normal. (Enríquez, 2012)
Para el común de la gente del centro y sur del país los meses de junio, julio y agosto son los más “fríos” en términos de sensación térmica, aun cuando los termómetros, por ejemplo en Bogotá, estén alrededor de 7-8°C. En diciembre, enero y febrero, meses en que hay vientos en calma, en algunas madrugadas los termómetros registran temperaturas bajo cero. (Enríquez, 2012)
2.2. Definición de material particulado PM-10
Material Particulado es el término utilizado para definir una mezcla de partículas sólidas y liquidas encontradas en el aire.(Saludgeoambiental)
Las PM-10 se pueden definir como aquellas partículas sólidas o líquidas de polvo, cenizas,
hollín, partículas metálicas, cemento o polen, dispersas en la atmósfera, y cuyo diámetro
varía entre 2,5 y 10 µm (1 micrómetro corresponde la milésima parte de 1 milímetro). Están
formadas principalmente por compuestos inorgánicos como silicatos y aluminatos, metales
pesados entre otros, y material orgánico asociado a partículas de carbono (hollín). Se
caracterizan por poseer un pH básico debido a la combustión no controlada de materiales.
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Las partículas de mayor tamaño (PM-10) son generalmente emitidas por fuentes tales como vehículos que se desplazan en carreteras, manipulación de materiales, operaciones de compactación y trituración, así como del polvo levantado por el viento. Algunas partículas son emitidas directamente por sus fuentes, como chimeneas industriales y exostos de vehículos. (Ministerio del medio ambiente, 2005)
2.3. Fuentes de contaminación
Las fuentes de contaminación atmosférica se dividen en: naturales las cuales siempre han existido, y las antropogénicas, generadas por la actividad de vida del hombre.
2.3.1. Fuentes naturales
Existen diversas clases de contaminantes naturales:
Erupciones volcánicas: las cuales emiten partículas y contaminantes gaseosos tales como bióxido de azufre, ácido sulfhídrico y metano. Las partículas y gases originados por los volcanes permanecen por un largo periodo de tiempo en la atmosfera.
Los incendios forestales aunque son naturales, son generados por actividades del hombre. Generando gran cantidad de monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y cenizas.
Las tolvaneras que contienen grandes cantidades de polvo y material particulado.
Los océanos emiten de manera continua gran cantidad de aerosol en forma de partículas de sal, las cuales son corrosivas para los metales y las pinturas, entre otras. (Gutierrez, Romieu, 1997)
2.3.2. Fuentes antropogénicas
Las fuentes antropogénicas de contaminación atmosférica se dividen en fuentes móviles y fijas. Las móviles incluyen vehículos, aviones, barcos y trenes. Las fijas incluyen plantas energéticas comerciales y domésticas, refinerías e industrias de proceso. (Gutierrez, Romieu, 1997)
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Las partículas suspendidas PST son de diverso tamaño y de diversa composición química. Las partículas tienden a agruparse, según su diámetro:
Partículas gruesas mayores de 2 a 3 µm de diámetro
Partículas finas diámetro inferior de 2 a 3 µm.
La composición de las partículas finas contienen carbón elemental (grafito y hollín) y componentes orgánicos no volátiles como los son hidrocarburos (emitidos por los procesos de combustión y compuestos orgánicos secundarios) (Gutierrez, Romieu, 1997)
2.4. Efectos sobre la salud
La cantidad de partículas menores o iguales a 10 micras presentes en el aire, que pueden entrar en el tracto respiratorio al respirar y causar efectos negativos en la salud. A su vez la población infantil y los adultos mayores son los más vulnerables a la afectación asociada con la contaminación atmosférica. (Observatorio Ambiental de Bogotá)
La exposición a contaminantes del aire puede causar efectos agudos (ocurre a lo largo de un periodo corto de exposición, por lo general minutos u horas) y crónicos (que ocurre por un periodo de tiempo largo de exposición, es decir, un año o más) en la salud. Usualmente, los efectos agudos son inmediatos e irreversibles cuando cesa la exposición al contaminante. A veces los efectos crónicos tardan en manifestarse, duran indefinidamente y tienden a ser irreversibles.
El aparato respiratorio está formado por diversas estructuras tales como: nariz, laringe, tráquea, bronquios, bronquiolos, entre otros. Se consideran tres grandes regiones con respecto al depósito y depuración en las vías respiratorias.
1. Extra torácica: la cual corresponde a las vías que van desde la nariz hasta la epiglotis y laringe
2. Traqueo bronquial: va desde la tráquea hasta los bronquiolos terminales
3. Regulación pulmonar: el cual incluye el parénquima pulmonar (bronquiolos respiratorios, los conductos alveolares, los sacos alveolares y los alveolos)
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observa el impacto con particulas mayores a 10 µm. En ambos tipos de ventilación las partículas tienden a depositarse en la región superior de la tráquea.
Sin embargo entre el 20 y 30% de las partículas entre 5 y 10 µm, inhaladas por ventilación oral se depositan más debajo de la tráquea y bronquios.
En la siguiente imagen se observa cómo se deposita el contaminante en el aparato respiratorio de acuerdo a su diámetro.
Figura 3. Depósito de material particulado PM-10 en el cuerpo humano
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2.5. Índice de calidad del aire (ICA)
El índice de calidad del Aire (ICA) permitirá comparar los niveles de contaminación de calidad del aire, de las autoridades ambientales o entidades, que cuenten con un SVCA. El ICA corresponde a una escala numérica a la cual se le asigna un color, el cual a su vez tiene una relación con los efectos a la salud.
2.5.1. Punto de corte del índice nacional de calidad del aire
Teniendo en cuenta que el ICA tiene correlación directa con los efectos en la salud, los puntos de corte del ICA son los límites correspondientes a efectos entre la salud y la calidad del aire. En este caso, se utiliza la información reportada por la US-EPA que representan dichas relaciones.
En la siguiente tabla se representan los puntos de corte del ICA, de acuerdo con los efectos sobre la salud reportados por estudios de la US-EPA (2005)
Tabla 3. Puntos de corte del ICA
ICA COLOR CLASIFICACION
PM-10 101-150 Naranja Dañino a la salud para grupos
sensibles
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2.5.2. Cálculo del índice nacional de calidad del aire para Colombia
El ICA se calcula a partir de la siguiente ecuación, que corresponde a la metodología utilizada por la US-EPA para el cálculo del AQI y será reportado el mayor valor que se obtenga de las diferentes ecuaciones individuales.
Dónde:
ICA = Índice de calidad del aire
ILO = Valor del índice en el límite inferior de la categoría del ICA
IHI = Valor del índice en el límite superior de la categoría del ICA
BPLO = Punto de quiebre de la concentración en el límite inferior de la categoría del ICA
BPHI = Punto de quiebre de la concentración en el límite superior de la categoría del ICA
Ci = Concentración del contaminan
La siguiente gráfica indica los efectos que presentan los niveles del índice de contaminación del aire en el cuerpo humano
Tabla 4. Índice de calidad del aire-limites
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2.6. MARCO LEGAL
Ley 9 de 1979 emitida por el congreso de la republica donde se veden tomar medidas sanitarias
Ley 99 de 1993: Por lo cual se crea el Ministerios de Medio Ambiente, se reordena el sector público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables, se organiza el sistema nacional ambiental, SINA (Sistema Nacional Ambiental) y se dictan otras disposiciones.
Decreto 2811 de 1974 donde se decreta el código nacional de recursos naturales y de protección al medio ambiente.
Decreto 174 de 2006 emitido por la Alcaldía Mayor de Bogotá, por lo cual se adoptan medidas para reducir la contaminación y mejorar la calidad de aire en el distrito capital.
Resolución 610 de 2010: por lo cual se modifica parcialmente la resolución 601 de 2006 donde se establece la Norma de Calidad del Aire o Nivel de Inmisión, para todo el territorio nacional en condiciones de referencia. Donde se determinan los niveles máximos permisibles para cada contaminante, concentración y tiempo de exposición para niveles de prevención, alerta y emergencia.
Tabla 5. Niveles máximos permisibles para contaminantes criterio
Contaminante Nivel Máximo Permisible
PM-10 (µg /m3)
Tiempo de Exposición
PM10 50 Anual
100 24 horas
32
Tabla 6. Concentración y tiempo de exposición de los contaminantes para los niveles de prevención, alerta y emergencia
Contaminante Tiempo de
Exposición
Estados Excepcionales
Prevención PM-10
(µg/m3)
Alerta PM-10
(µg/m3)
Emergencia PM-10
(µg/m3)
PM10 24 horas 300 400 500
Fuente: Ministerio del Medio Ambiente/ Resolución 610 del 2010
• Constitución Política de Colombia 1991, Artículo 79: Todas las personas tienen derecho a gozar de un ambiente sano. La ley garantizará la participación de la comunidad en las decisiones que puedan afectarlo. Es deber del estado proteger la diversidad e integridad del ambiente, conservar las áreas de especial importancia ecológica y fomentar la educación para el logro de estos fines. Emitida por la asamblea nacional constituyente. • Protocolo para el monitoreo y seguimiento de la calidad del aire del 2010, emitido por el
33
3. METODOLOGÍA
Este estudio se llevó acabo por medio de los equipos de las estaciones de monitoreo del sistema de vigilancia de calidad del aire de la Universidad Distrital.
El desarrollo de este trabajo se llevó acabo por medio de tres fases:
3.1. Fase 1: Análisis de PM-10
Se promediaron datos diarios y mensuales de las concentraciones de PM-10 en cada una de las sedes del estudio, donde se hizo una depuración de información para realizarlo con la más completa y menos errónea.
Se analiza el comportamiento del contaminante PM-10, las fluctuaciones que presenta en el trascurso del día. Se comparó con la norma para evidenciar que días sobrepasan el nivel máximo permisible.
Se calcula el índice de calidad del aire que nos demuestra el estado del aire que respiramos dividido en niveles bueno, regular, peligroso.
3.2. Fase 2: Análisis meteorológico
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humedad relativa (RH) y temperatura (T) relacionando los niveles máximos y mínimos de cada una de ellas.
3.3. Fase 3: Correlación
Este ítem hace una correlación de las concentraciones de PM-10 con las variables meteorológicas donde se observa cual es la incidencia de la velocidad del viento, dirección del viento, humedad relativa y temperatura en la dispersión del contaminante.
Se estudian diversos ítems que permiten hacer una selección estratégica para extraer la información necesaria para el estudio. A continuación se relacionan los ítems que se tuvieron en cuenta para poder hacer una selección adecuada de los puntos de monitoreo.
PUNTOS ELEGIDOS PARA REALIZAR EL ESTUDIO
Suministro de energía para los equipos
Elección de equipos de donde se va a extraer la información
Zonas de influencia vehicular constante
Acceso seguro al lugar y al equipo AQM
Ubicación de los equipos-altura de las edificaciones
1.1.1. SEDES DE
MONITOREO SEDE TECNOLOGICA
SEDE ASAB
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Se realizó la recopilación de información en tres sedes de la Universidad Distrital en un lapso de 6 meses, de los cuales de tomarán únicamente 3 de estos, los meses elegidos fueron los que presentaban información más completa y menos errada.
De esta recopilación de datos, se toman temporalidades para poder analizar más a fondo el comportamiento tanto de las variables como de las concentraciones de pm-10, mostradas a continuación:
LAPSOS DE TIEMPO
MENSUAL
MINUTAL HORARIO DIARIA
MESES DE MONITOREO 13 ENERO- 12 FEBRERO 13 DICIEMBRE-12 ENERO
36
En esta etapa se empieza a correlacionar las concentraciones que presenta el contaminante de pm-10, con las variables meteorológicas. Como lo son:
CONCENTRACIONES DE PM-10
HUMEDAD RELATIVA VELOCIDAD DEL VIENTO
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4. MARCO GEOGRÁFICO
El registro de datos que se muestra a continuación es el resultado de un estudio realizado en tres meses que comprenden el tiempo desde el 13 de Diciembre de 2013 al 12 de Marzo del 2014, con el equipo AQM60, para establecer cuál es el índice de inmisión del contaminante y la incidencia que proporcionan las variables meteorológicas en su comportamiento. Se toman tres puntos estratégicos del sistema de vigilancia de calidad del aire de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, en las diferentes localidades de la ciudad, las sedes que se tomaron para realizar el estudio fueron puntos estratégicos donde existen posibles focos de contaminación.
4.1Red de monitoreo de calidad del aire
Las estaciones de monitoreo constituyen el instrumento básico para evaluar la eficacia de las estrategias de control de emisiones; utilizan una variedad amplia de equipos en diversos sitios, y requieren de instalaciones para el análisis de datos.
Factores a considerar para la selección del sitio de monitoreo:
Disponibilidad de instalaciones, recursos, equipos, entre otros.
Representatividad de un espacio geográfico
Accesibilidad
Seguridad
Evaluación de la topografía, meteorología, edificios y fuentes cercanas. (Gutiérrez, Romieu, 1997)
A continuación se muestra la ubicación de cada una de las sedes en las que se realizó el estudio
4.1.1. Localidad Santafé-Estación de Artes ASAB
38
Mártires, con la Avenida Caracas o Avenida Carrera 14 de por medio. De la localidad de Santa Fe se extrae una porción de terreno que corresponde a la localidad de La Candelaria. (SDP, 2011)
La topografía combina una parte plana a ligeramente ondulada ubicada al occidente de la localidad y otra parte inclinada a muy inclinada localizada en los Cerros Orientales (Reserva Forestal Nacional Protectora Bosque Oriental de Bogotá) y su piedemonte. La temperatura superficial de Santa Fe puede referirse a los datos registrados por la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá, en la Estación Vitelma durante los años 2005: a 2010, el promedio de estos últimos seis años es de 11,93 grados centígrados. (SDP, 2011)
En esta localidad se encuentra la cuenca alta del río Teusacá, se puede observar un sistema hídrico conformado por tres corrientes principales, como son: el río Arzobispo, el río San Francisco y el río San Agustín. Igualmente se identifican zonas de nacimientos, captación, recarga y un cordón de condensación o bosque de niebla, en las partes altas por encima de los 3200 m.s.n.m. (SDP, 2011)
En la Reserva Forestal Nacional Protectora Bosque Oriental de Bogotá, declarada mediante Resolución 76 de 1977 por el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, “está prohibida la construcción de viviendas o la ampliación de las existentes y el desarrollo de actividades mineras, industriales que impliquen, en forma definitiva, el cambio en el uso del suelo y por lo tanto de su vocación forestal” (Resolución 1141 de 2006 de la CAR); (SDP, 2011)
39
Mapa 1. Ubicación Estación de artes ASAB
Fuente: Autores
40
4.1.2. Localidad Ciudad Bolívar-Estación Tecnológica
Situada en el sector suroccidental de Bogotá, limita al norte con la localidad de Bosa, con la Avenida del Sur y la Avenida Ferrocarril del Sur de por medio; al oriente con las localidades Tunjuelito y Usme, con el Río Tunjuelo de por medio; al sur con la localidad de Usme, con el Río Chisacá de por medio; y al occidente con el municipio de Soacha. (SDP, 2011)
La topografía combina una parte plana a ligeramente ondulada ubicada al norte de la localidad y otra parte inclinada a muy inclinada localizada en los Cerros de Ciudad Bolívar. La temperatura superficial puede referirse a los datos registrados por la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá, en la Estación Usme durante los años 2006 a 2008 y 2010, el promedio de esos cuatro años es de 12,78 grados centígrados. (SDP, 2011)
El territorio de Ciudad Bolívar pertenece a la cuenca del Río Tunjuelo; algunas corrientes de agua importantes en la localidad son la Quebrada Limas, el Zanjón del Ahorcado, la Quebrada Trompeta, la Quebrada Paso Colorado, la Quebrada la Horqueta, la Quebrada Santa Rosita y la Quebrada Santa Helena. (SDP, 2011)
41
Mapa 2. Ubicación Estación Tecnológica
Fuente: Autores
42
4.1.3. Localidad Candelaria-Estación de medio ambiente y recursos naturales sede Vivero
Situada en el sector centro-oriental de Bogotá, limita en todo su contorno con la localidad Santa Fe. Esta localidad comprende el centro histórico de Bogotá. (SDP, 2011)
La topografía de la localidad es inclinada, al occidente de la localidad, a muy inclinada en aproximación al piedemonte de los Cerros Orientales. La temperatura superficial de puede referirse a los datos registrados por la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá, en la estación Vitelma durante los años2005 a 2010, el promedio de estos últimos seis años es de 11,93 grados centígrados. (SDP, 2011)
Los ríos San Francisco y San Agustín circulan de manera subterránea por la localidad, no obstante en el Eje Ambiental se ha construido una corriente de agua ornamental en el lugar del antiguo cauce del Río San Francisco. (SDP, 2011)
La superficie total de La Candelaria es de 206,0 hectáreas (ha), la totalidad del área se clasifica en suelo urbano. La Candelaria es la localidad con menor superficie dentro del Distrito Capital (SDP, 2011)
43
Mapa 3. Ubicación Estación de Medio Ambiente y Recursos Naturales
Fuente: google maps
44
5. RESULTADOS
5.1. Análisis de PM-10
5.1.1 variación de las concentraciones
Los valores registrados en las gráficas son concentraciones de contaminante de PM-10 que se tomaron durante los meses de diciembre a marzo, en periodos de tiempo horario por día de la semana.
5.1.2.1. Estación de Artes ASAB
Grafica 1. Concentraciones promedio de PM-10 diciembre-enero
Grafica 2.Concentraciones promedio de PM-10 enero-febrero
4
En este mes se observa que las fluctuaciones de PM-10 presentan dos periodos de tiempo, el primer ascenso se da en un lapso de dos horas comprendidas entre las 3 hasta las 5 donde la concentración promedio es de 7,10 µg/m³. El segundo periodo en un lapso de 4 horas con una concentración de 13,25 µg/m³. Posteriormente se presenta un descenso en dos lapsos, la primera se da con una diferencia de 7,34 µg/m³ la cual se presenta en un lapso de 7 horas comprendidas desde las 10 hasta las 16. El segundo se da en las horas de la noche desde las 20 hasta las 24 horas en un promedio de 8,59 µg/m³.
Las concentraciones de PM-10 presentan un rango entre 5,92 y 16,05 µg/m³.
La fluctuación más pronunciada que presenta el contaminante se observan en las 4-9 horas, ascendiendo con un promedio 11,67 µg/m³, este ascenso se puede ver influenciado por la actividad diaria de la ciudad y la alta movilidad vehicular.
45
Grafica 3. Concentraciones promedio de PM-10 febrero-marzo
Grafica 4. Comparación de concentraciones promedio de PM-10 de diciembre-marzo
En el trayecto de tres meses, se evidencia que el comportamiento de las concentraciones de pm-10, se presentan valores más elevados en el mes de febrero-marzo con un promedio de 24,60 µg/m³, datos que oscilan en un rango de 13,8 µg/m³ a 36,25 µg/m³ como valor mínimo y máximo respectivamente. Las concentraciones de pm-10 en los meses de diciembre a febrero presentan comportamientos similares con promedios entre los 5 µg/m³, y 20 µg/m³.
Las concentraciones de PM-10 con valores mayores en el trayecto de tres meses de estudio se presentan en las horas 8, 9, 15, 19, respectivamente relacionadas a continuación:
16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
PM PM-10 más elevadas para esta sede.
46
Tabla 7. Concentración trimestral puntos máximos.
Mes Horas
8 9 15 19
Dic-Ene (µg/m³) 15,41 16,05 12,03 12,66
Ene-Feb (µg/m³) 16,72 16,99 10,50 11,36
Feb-Mar (µg/m³) 34,01 36,25 28,85 30,91
5.1.2.2. Estación Tecnológica
Grafica 5. Concentraciones promedio de PM-10 diciembre-enero
Grafica 6. Concentraciones promedio de PM-10 enero-febrero 5
9 13 17 21
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
PM trascendencia se presentan en dos lapsos de tiempo, el primero en la hora 1 hasta la 5 donde las concentraciones de PM-10 bajan en un 69,63% con una concentración promedio de 13,51 µg/m³, el segundo lapso de tiempo se evidencia en el transcurso de 5 horas comprendidas entre las horas 17 hasta la 22, donde las concentraciones del contaminante bajan en un promedio de 13,13 µg/m³. Las concentraciones más bajas se presentan en las horas 5 y las 11 con concentraciones de 8,84 µg/m³ y 9,38 µg/m³ respectivamente.
En este mes el comportamiento del contaminante PM-10 presenta una oscilación que se prolonga durante 16 horas comprendidas entre las 6 y las 21 horas, moviéndose dentro de un rango de 9,83 µg/m³ y 14,61 µg/m³.
Las fluctuaciones más bruscas del contaminante se presenta en dos lapsos de tiempo, al inicio del día con un descenso de 16,41 µg/m³ en un lapso de 6 horas, y al final del día con ascenso en el trascurso de 4 horas con una concentración promedio de 16,65 µg/m³
47
Grafica 7. Concentraciones promedio de PM-10 febrero-marzo
Grafica 8. Comparación de concentraciones promedio de PM-10 de diciembre-marzo
Los promedios horarios en donde más se evidencian altas concentraciones de PM-10 es el mes de febrero-marzo, donde los puntos máximos se dan alrededor de los 20 y 30 µg/m3, este mes muestra un descenso en las primeras 12 horas con un promedio de 18,07 µg/m³., donde posteriormente el contaminante asciende hasta la hora 15 en un 159,21% con respecto al valor inicial de 13,73 µg/m³.
10
Este mes presenta las concentraciones de PM-10 más elevadas para esta sede. Variando en un rango de 13,40 µg/m³ hasta 29,68 µg/m³.
Las fluctuaciones del día presentan dos lapsos de tiempo donde las concentraciones descienden en las primeras 12 horas del día, con un promedio de 18,00 µg/m³, el segundo lapso se presenta entre las horas 15 y 20 con una concentración promedio de 18,20 µg/m³.
48
5.1.2.3 Estación Medio Ambiente y Recursos Naturales Vivero
Grafica 9. Concentraciones promedio de PM-10 diciembre-enero
Grafica 10. Concentraciones promedio de PM-10 enero-febrero
Grafica 11. Concentraciones promedio de PM-10 febrero-marzo
4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
PM
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
PM
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
PM
La concentración del contaminante fluctúa durante las 24 horas del día, siendo de mayor relevancia las horas en las cuales se frecuencia la movilidad vehicular en dicha sede. En este mes se mantiene un rango de 4 a 10 µg/m³ y las horas con mayor índice de concentración son a las 10 y entre las 14 y 15 horas, esto podría obedecer al movimiento que ocurre en dicha sede por cambios de horarios, turnos y tiempo de almuerzo, a partir de las 16 horas comienzo un descenso de concentración hasta llegar a su valor más bajo a las 20 horas con concentraciones inferiores a 5 µg/m³, de allí asciende hasta llegar a un valor por encima de 5 µg/m³ durante el restante de la jornada.
El comportamiento de este mes varia ya que solo presenta un pico más alto que incluso el mes anterior, correspondiente a 11,93 µg/m³ a las 9 horas, podría ser que en esta hora ocurrieron trancones prolongados o alguna emisión considerable que afecte el medio ambiente. A partir de las 9 horas comienza a regular el nivel de contaminación hasta las 13 horas, una hora después aumenta de 7,49 a 9,20 11,93 µg/m³ de contaminación, siendo el cambio más relevante durante su descenso hasta llegar a su nivel bajo a las 19 horas (4,81 µg/m³), que desde allí toma prácticamente la misma situación del mes pasado en promedio. Posteriormente se presenta un descenso del contaminante desde las 19 hasta las 24 con un promedio en la concentración de 9,69 µg/m³. La hora donde se presenta una mayor concentración del contaminante se da en la hora 9 con una concentración de 16,05 µg/m³. Este mes tiene particularidades durante su jornada ya que existen muchas variaciones de aproximadamente una o dos unidades de µg/m³, de 10 a 13 horas están los valores de concentraciones altas y de 21 a 23 horas valores bajos, teniendo en cuenta que en cada mes los valores en las primeras horas son también de baja concentración. A partir de las 13 horas tiene un descenso paulatino con altibajos hasta tomar un comportamiento uniforme a las 23 horas. Lo que conlleva a entender que en este mes el tráfico vehicular fue relevante y constante y la dispersión del contaminante fue mayor ya que se llegan a los 18,81 µg/m³
La fluctuación más brusca que presenta el contaminante se observan en las 4-9 horas, ascendiendo con un promedio 11,67 µg/m³, este ascenso se puede ver influenciado por la actividad diaria de la ciudad y la alta movilidad vehicular.
49
Grafica 12. Comparación de concentraciones promedio de PM-10 de diciembre-marzo
En la gráfica consolidada se evidencia inicialmente que el mes con mayor relevancia es de Febrero a Marzo de 2015, el cual es sin duda quien tiene los más altos niveles de concentración. Los comportamientos de las 3 primeras horas en los tres meses son similares y desde las 7am toman diversos rumbos que los identifican a grandes rasgos. Las horas en las que existen más fluctuaciones o comportamientos bruscos son de las 8 a 16 horas que es donde se incide que existe mayor movimiento vehicular y de contaminación de material particulado y finalmente a las 21 horas el comportamiento trata de comportarse o mantenerse de la misma manera en la que inicia el día.
5.2. Comparación con la norma
5.2.1. Estación de Artes ASAB
El total de datos de las concentraciones que se tuvieron en cuenta para realizar el análisis en esta sede fueron 45635, de los cuales al promediarlos ninguno sobrepasaba el límite máximo permisible establecido en la resolución 610 de 2010 de 100 µg/m³ de los promedios diarios. Sin embargo en el transcurso de los tres meses se presentaron 48 datos que sobrepasaban esta concentración, sin incumplir la norma.
A continuación se presentan las concentraciones que pasaron el límite máximo permisible de 100 µg/m³, con sus respectivas fechas:
50
Tabla 8. Relación de concentraciones que excedieron el límite máximo permisible.
Fecha Concentración µg/m³
17-dic-2013 110
Las concentraciones del contaminante de PM-10 promedio, presentan rangos en cumplimiento con la norma relacionados a continuación.
51
Las concentraciones de PM-10 trimestrales antes mencionadas presentan un cumplimiento de la norma con rangos por debajo entre 83,95% y 94,08 %, 83,01% y 95,05%, 63,74% y 86,17% respectivamente para cada mes.
5.2.2. Estación Tecnológica
Para el análisis de esta sede se utilizaron 64235 datos de concentraciones de PM-10. Al compararlos con la norma se observa que ningún promedio diario sobrepasa los 100 µg/m³.
Aunque los promedios diarios estén por debajo de la norma se relacionan a continuación concentraciones que sin romperla sobrepasan este límite.
Tabla 12. Relación de concentraciones que excedieron el límite máximo permisible
Fecha Concentración µg/m³
52
Los rangos que presentan los promedios en las concentraciones trimestrales y que se encuentran por debajo de la norma son: 80,6% y 91,16 %, 72,17% y 90,17 %, 70,32% y 86,6 % respectivamente para cada mes,
A continuación se relacionan las concentraciones y el porcentaje que está por debajo de la norma cumpliéndola:
Tabla 13. Diciembre-enero Tabla 14. Enero-febrero Tabla 15. Febrero-marzo
5.2.2.3 Estación de Medio Ambiente y Recursos Naturales Vivero
53
resolución 610 de 2010 correspondiente a 100 µg/m³. A continuación relaciono los registros de medición que sobrepasaron el nivel máximo permisible:
Tabla 16. Relación de concentraciones que excedieron el límite máximo permisible.
Fecha Concentración µg/m³
04-Feb-2014 117, 137, 149, 119, 119, 106
28-Feb-2014 161, 126, 154, 124, 133, 104, 213, 108, 411
Las concentraciones del contaminante de PM-10 promedio, presentan rangos en cumplimiento con la norma relacionados a continuación.
54
5.3. Índice de calidad del aire (ICA)
5.3.1. Estación de Artes ASAB relación índice de calidad del aire
Las gráficas 13 a la 21 muestran el incide de calidad del aire (ICA) para los meses del 13 de diciembre al 12 de marzo de las tres sedes de estudio.
Grafica 13. Estación de Artes ASAB mes diciembre-enero
Grafica 14. Estación de Artes ASAB mes enero-febrero 0
ICA DICIEMBRE 12 - ENERO 13 DE 2014
55
Grafica 15. Estación de Artes ASAB mes febrero-marzo
5.3.2. Estación Tecnológica relación índice de calidad del aire
Grafica 16. Estación Tecnológica mes diciembre-enero 0,00
ICA 13 FEBRERO- 12 MARZO DE 2014
0
56
Grafica 17. Estación Tecnológica mes enero-febrero
Grafica 18. Estación Tecnológica mes febrero-marzo 0,00
ICA ENERO 13 - FEBRERO 12
57
5.3.3. Estación de Medio Ambiente y Recursos Naturales vivero relación índice de calidad del aire
Grafica 19. Estación de Medio Ambiente y Recursos Naturales Vivero mes de diciembre-enero
Grafica 20. Estación de Medio Ambiente y Recursos Naturales Vivero mes de enero-febrero 0
ICA DICIEMBRE 13 - ENERO 12 DE 2014
0
58
Grafica 21. Estación de Medio Ambiente y Recursos Naturales sede Vivero mes de febrero-marzo
En esta grafica se observan valores en 0 los cuales en el transcurso del 15 al 25 de febrero de 2014 los equipos presentaron inconvenientes por esto no se reportan datos en esta sede.
Los valores obtenidos para cada sede de estudio en el transcurso de tres meses, se categorizaron en un rango del ICA entre (0-50) dando todos los valores como buenos, donde se cumple con la norma en su totalidad del Manual de Operación de Sistemas de Vigilancia de la Calidad de Aire, emitido por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y desarrollo territorial
0
59
5.4 Análisis de variables meteorológicas
5.4.1. Estación de Artes ASAB
Grafica 22. Promedio velocidad del viento diciembre-enero
Grafica 23. Promedio velocidad del viento enero-febrero
Grafica 24. Promedio velocidad del viento febrero-marzo 0,3
0,7 1,1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Ve
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Ve
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Ve
En el transcurso de los tres meses las velocidades del viento tienden
a comportarse de manera
parecida dividiéndose en tres lapsos de tiempo. En el primero se presenta un comportamiento constante en el trayecto de 6 horas oscilando en un rango de 0,37 m/s y 0,41 m/s.
En el segundo lapso de tiempo se presenta desde las 6 hasta las 15 horas con un ascenso de 0,65 m/s.
60
Grafica 25. Promedio de humedad relativa diciembre-enero
Grafica 26. Promedio de humedad relativa enero-febrero
Grafica 27. Promedio de humedad relativa febrero-marzo
NOTA: El porcentaje de la última hora del día (24) es la que le da continuidad a la primera del siguiente día (1).
40
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
H
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
H
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
H mismo comportamiento en los tres
meses. Con su conducta
ondulatoria, comenzado el día con porcentajes constantes y un descenso en la hora 7 hasta la hora 12 donde se presenta el quiebre de la humedad relativa, posteriormente asciende en el transcurso de 13 horas.
Alcanzan una elongación de 37,26% hasta 77,89 % en la hora 12 y 7 respectivamente.
61
Grafica 28. Promedio de temperatura diciembre-enero
Grafica 29. Promedio de temperatura enero-febrero
Grafica 30. Promedio de temperatura febrero-marzo 10
14 18 22 26
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Te
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Te
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Te
Las temperaturas tienen
oscilaciones similares divida en tres lapsos de tiempo, donde la temperatura final del día es la continuidad del siguiente con el dato inicial.
Los puntos máximos se alcanzan específicamente en la hora 13 con un rango de temperatura entre 22,99 y 24,68 ˚C, sobrepasando las temperatura que según Enríquez, 2012 establecida en Bogotá de 20 ˚C promedio para los tres meses.
62
5.4.2. Estación Tecnológica
Grafica 31. Promedio velocidad del viento diciembre-enero
Grafica 32. Promedio velocidad del viento enero-febrero
Grafica 33. Promedio velocidad del viento febrero-enero
0,5 0,9 1,3 1,7 2,1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Ve
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Ve
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Ve
El primero que corresponde a las 10 horas iniciales del día con un ascenso promedio de 1,57%. Adicionalmente en este periodo el ascenso se divide en dos: en el transcurso de 4 horas asciende en un 0,91 m/s, y las 6 horas restantes aumenta en un 0,27 m/s lo que nos indica que el primer trayecto ascendió de manera más abrupta. El descenso se presenta en el transcurso de 12 horas con una velocidad mínima de 0,71 m/s.
Este mes presenta dos picos en las horas
5 y 10 con velocidades promedio 2,35 m/s
y 2,56 m/s respectivamente para cada
presentan dos horas también relevantes pero
con velocidades más bajas 1,28 y 1,11 m/s en
las horas 1 y 23.
La velocidad presenta un descenso
prolongado alrededor de 16 horas con una
63
5.4.3. Estación de Medio Ambiente y Recursos Naturales Vivero
Grafica 34. Promedio de velocidad del viento diciembre-enero
Grafica 35. Promedio de velocidad del viento enero-febrero
Grafica 36. Promedio de velocidad del viento febrero-marzo 0,5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Ve
En el último mes de medición la gráfica tiene una pequeña diferencia y entre las 11 y 14 horas porque fluctúa, esto mismo sucede en el momento del descenso y no se mantiene constante en sus últimas horas del día por lo cual el comportamiento varia durante gran parte de la jornada
La Velocidad del viento mantiene durante sus primeras ocho horas valores constantes promedios de 0,63 m/s, en su jornada solo se observa un valor máximo de velocidad de 1,45 m/s a las 15 horas y comienza a descender hasta volver a valores iniciales como inicia la jornada, lo anterior deduce que los vientos son bajos y constantes
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Grafica 37. Promedio de humedad relativa diciembre-enero
Grafica 38. Promedio de humedad relativa enero-febrero
Grafica 39. Promedio de humedad relativa febrero-marzo
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
H
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
H
La Humedad tiende a comportarse durante los tres meses de estudio de la misma manera por diversas razones, uno de esos factores representativos es la temperatura ya que a mayor temperatura menor humedad, ningún valor supera el 90% de humedad y las primeras horas del día actúan bajo temperaturas similares promedio.
La hora 13 es la del quiebre de la humedad relativa, inicia el ascenso en el transcurso de 12 horas con un promedio de 67.08%. En las primeras 7 horas la humedad relativa es constante,
donde se presenta una
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Grafica 40. Promedio de temperatura diciembre-enero
Grafica 41. Promedio de temperatura enero-febrero
Grafica 42. Promedio de temperatura febrero-marzo 10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Te
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Te
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324
Te
Las Temperaturas se mantienen de la misma manera y son en este caso inversamente proporcionales a la humedad ya que a menor humedad mayor temperatura, por eso en estas graficas se observa lo contrario, a medio día las temperaturas aumentan. Y al final de la jornada disminuyen.
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5.5 Correlación de variables meteorológicas con concentraciones de PM-10
5.5.1. Estación de Artes ASAB
Grafica 43. Correlación de PM-10 con velocidad del viento diciembre-enero
Grafica 44. Correlación de PM-10 con velocidad del viento enero-febrero
Grafica 45. Correlación de PM-10 con velocidad del viento febrero-marzo 0,3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 t(horas)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 t(horas)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324 t(horas)
Para este mes las intersecciones se presentan en dos momentos; el primero desde las 4 hasta las 10 horas donde se observa que sin importar los picos, actúan inversas con concentraciones 5,93 µg/m³ y 15,43 µg/m³ respectivamente para cada hora.
El segundo un poco más evidente se presenta entre 11 y 19 horas con concentraciones 15,37 µg/m³ y 11,36 µg/m³ respectivamente. En este mes se observa que la velocidad del viento y las concentraciones de PM-10 actúan casi similares hasta la hora 10, en las siguientes joras se presentan intersecciones en donde 7 horas siguientes actúan inversamente en donde los puntos de corte en las horas 11 y 17 presentan concentraciones de 12,05 y 12,06 µg/m³ respectivamente. Adicionalmente en la hora 18 y 24 otros puntos de corte con concentraciones de 11,08 µg/m³ y 5,92 µg/m³ respectivamente.
Para este mes las intersecciones se presentan en dos momentos; el primero desde las 4 hasta las 10 horas donde se observa que sin importar los picos, actúan inversas con concentraciones 5,93 µg/m³ y 15,43 µg/m³ respectivamente para cada hora.
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5.5.1.1. Dispersión del contaminante
Las gráficas 52, 53 y 54 muestran el comportamiento de los meses 13 de diciembre al 12 de enero, 13 de enero al 12 de febrero y 13 de febrero al 12 marzo 2014 respectivamente.
Grafica 46. Rosa de vientos mes de diciembre-enero Grafica 47. Rosa de vientos mes de enero-febrero
Fuente: software wrplot-view Fuente: software wrplot-view
Grafica 48. Rosa de vientos mes de diciembre-enero
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En la gráfica 46. La dirección predominante del viento es en sentido oeste sur oeste-este nor este con una velocidad promedio entre 0,3 y 1,08 m/s, con un total de datos registrados en un 49%
En la gráfica 47. La dirección predominante del viento es en sentido sur oeste-nor este con una velocidad promedio entre 0,3 y 1,08 m/s, con un total de datos registrados en un 49%
