ANÁLISIS DE LA CORRELACIÓN DE LAS CONCENTRACIONES OBTENIDAS ENTRE EQUIPOS DE MEDICIÓN SEMI AUTOMÁTICOS Y MANUALES DE
MATERIAL PARTICULADO
TOMÁS SANTIAGO DUQUE ACOSTA
INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES SUBDIRECCIÓN DE HIDROLOGÍA – GRUPO LABORATORIO DE CALIDAD
AMBIENTAL
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS DE AQUINO FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
ANÁLISIS DE LA CORRELACIÓN DE LAS CONCENTRACIONES OBTENIDAS ENTRE EQUIPOS DE MEDICIÓN SEMI AUTOMÁTICOS Y MANUALES DE
MATERIAL PARTICULADO
TOMÁS SANTIAGO DUQUE ACOSTA
TRABAJO DE GRADO MODALIDAD DE PASANTÍA
OSCAR ALEXANDER DUCUARA FALLA Ing. AMBIENTAL Y SANITARIO
INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES SUBDIRECCIÓN DE HIDROLOGÍA – GRUPO LABORATORIO DE CALIDAD
AMBIENTAL
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS DE AQUINO FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
3
Nota de aceptación:
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________
_____________________
______________________________
Firma del Presidente del Jurado
______________________________
Firma del Jurado
______________________________
Firma del Jurado
4
AGRADECIMIENTOS
A mis padres Sonia y Oskar y mi hermano Nicolás, porque gracias a su incondicional y decidido apoyo pude lograr altos objetivos.
Al ingeniero Oscar Alexander Ducuara Falla, Docente de la Universidad Santo Tomás.
A la Dra. Martha Isabel Aldana, del Grupo Laboratorio de Calidad Ambiental del IDEAM.
Al ingeniero Jorge Eduardo Arrieta Pearson, Docente de la Universidad Santo Tomás.
A Felipe Sanabria Orozco, estudiante de Ingeniería Ambiental de la Universidad Santo Tomás.
A Diego Armando Hurtado, estudiante de Ingeniería Ambiental de la Universidad Santo Tomás.
A cada uno de los que me apoyaron en estos años de carrera, en el desarrollo de las pasantías en el IDEAM y en la elaboración del proyecto.
5
CONTENIDO
pág.
1. RESUMEN ... 13
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 14
3. MARCO REFERENCIAL ... 16
3.1 MARCO CONTEXTUAL... 16
3.2 MARCO CONCEPTUAL ... 17
3.2.1 Concentración ... 17
3.2.2 Condiciones de Referencia ... 18
3.2.3 Contaminantes ... 18
3.2.4 Dióxido de Nitrógeno ... 18
3.2.5 Dióxido de Azufre ... 18
3.2.6 Norma de Calidad del Aire ... 19
3.2.7 Material Particulado ... 19
3.2.8 Material Particulado Menor a 10 Micras ... 19
3.2.9 Material Particulado Menor a 2.5 Micras ... 19
3.3 MARCO TEÓRICO ... 19
3.3.1 Correlación Lineal y Análisis de Regresión ... 19
6
3.4 MARCO NORMATIVO ... 23
3.4.1 Resolución 0601 de 2010 – Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MAVDT) ... 23
3.4.2 Protocolo Para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire ... 24
4. OBJETIVOS ... 27
4.1 OBJETIVO GENERAL ... 27
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 27
5. JUSTIFICACIÓN ... 28
6. METODOLOGÍA Y PLAN DE TRABAJO ... 29
6.1 ESTUDIO DIARIO DE LOS CONTAMINANTES EN LA ESTACIÓN DE CALIDAD DEL AIRE ... 29
6.1.1 Mediciones Realizadas en la Estación de Calidad del Aire del IDEAM .. 29
6.1.2 Análisis de Laboratorio ... 32
6.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS CONCENTRACIONES DE PARTÍCULAS…….. ... 34
7. DESARROLLO DE LA PASANTÍA ... 37
7.1 MONITOREO DE MATERIAL PARTICULADO MENOR A 10 MICRAS DE DIÁMETRO (PM10) ... 37
7.2 MONITOREO DE MATERIAL PARTICULADO MENOR A 2.5 MICRAS DE DIÁMETRO (PM2.5) ... 46
7.2.1 Equipo Partisol A29979 ... 46
7
8. BENEFICIO ECONÓMICO ... 64
9. RESULTADOS OBTENIDOS ... 67
9.1 ANÁLISIS DE CORRELACIÓN Y REGRESIÓN LINEAL... 67
9.1.1 Equipos Semiautomáticos para Medición de PM2.5 ... 67
9.1.2 Equipo A29979 y Mediciones De PM10 ... 68
9.1.3 Equipo A29980 y Mediciones de PM10 ... 72
9.1.4 Selección de los Modelos de Regresión Lineal ... 75
9.1.5 Recomendaciones ... 76
9.2 ANÁLISIS DE VARIANZA (ANOVA) ... 76
9.2.1 Completitud de la Serie de Datos ... 77
9.2.2 Resultados ANOVA ... 81
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 83
8
LISTA DE TABLAS
pág.
9
Tabla 16. Resultados de calibración equipo A29816 21 de enero de 2012 ... 88
Tabla 17. Resultados de calibración equipo A29817 21 de enero de 2012 ... 89
Tabla 18. Resultados de calibración equipo A29816 25 de enero de 2012 ... 91
Tabla 19. Resultados de calibración equipo A29817 13 de marzo de 2012 .... 92
Tabla 20. Gravimetría para PM10. ... 94
Tabla 21. Verificación de Caudales para monitoreo de PM10 ... 113
Tabla 22. Consolidado registro para monitoreo de PM10 ... 121
Tabla 23. Verificaciones de flujo equipo PARTISOL A29979 ... 148
Tabla 24. Verificaciones de flujo equipo PARTISOL A29980 ... 148
10
LISTA DE FIGURAS
pág.
Figura 1. Estación de Calidad del Aire del IDEAM ... 17
Figura 2. Análisis del coeficiente de correlación entre dos variables ... 20
Figura 3. Equipos High-Vol (A29817 y A29816 respectivamente). ... 30
Figura 4. Equipos Partisol 2000 (A29980 y A29979 respectivamente) ... 31
Figura 5. Equipo Trigas ... 32
Figura 6. Balanza analítica y acondicionamiento de filtros nuevos y muestras de PM10 ... 33
Figura 7. Cronograma del proyecto. ... 36
Figura 8. Comportamiento de PM10 para el mes de Diciembre de 2011 ... 42
Figura 9. Comportamiento de PM10 para el mes de Enero de 2012 ... 43
Figura 10. Comportamiento de PM10 para el mes de Febrero de 2012 ... 44
Figura 11. Comportamiento de PM10 para el mes de Marzo de 2012 ... 45
Figura 12. Comportamiento de PM2.5 para el mes de Diciembre de 2011, equipo A29979 ... 51
Figura 13. Comportamiento de PM2.5 para el mes de Enero de 2012, equipo A29979 ... 52
Figura 14. Comportamiento de PM2.5 para el mes de Febrero de 2012, equipo A29979 ... 53
Figura 15. Comportamiento de PM2.5 para el mes de Marzo de 2012, equipo A29979 ... 54
11
Figura 17. Comportamiento de PM2.5 para el mes de Enero de 2012, equipo
A29980 ... 61
Figura 18. Comportamiento de PM2.5 para el mes de Febrero de 2012, equipo A29980 ... 62
Figura 19. Comportamiento de PM2.5 para el mes de Marzo de 2012, equipo A29980 ... 63
Figura 20. Gráfica de línea ajustada entre mediciones de PM10 y PM2.5 del equipo A29979, Enero de 2012 ... 68
Figura 21. Gráfica de línea ajustada entre mediciones de PM10 y PM2.5 del equipo A29979, Febrero de 2012 ... 69
Figura 22. Gráfica de línea ajustada entre mediciones de PM10 y PM2.5 del equipo A29979, Marzo de 2012 ... 70
Figura 23. Gráfica de línea ajustada entre mediciones de PM10 y PM2.5 del equipo A29979 ... 71
Figura 24. Gráfica de línea ajustada entre mediciones de PM10 y PM2.5 del equipo A29980, Enero de 2012 ... 72
Figura 25. Gráfica de línea ajustada entre mediciones de PM10 y PM2.5 del equipo A29980, Febrero de 2012 ... 73
Figura 26. Gráfica de línea ajustada entre mediciones de PM10 y PM2.5 del equipo A29980, Marzo de 2012 ... 74
Figura 27. Gráfica de línea ajustada entre mediciones de PM10 y PM2.5 del equipo A29980 ... 75
Figura 28. Relación entre P1/Pa vs Caudal orificio (m3/min) 21-12-11 ... 87
Figura 29. Relación entre P1/Pa vs Caudal orificio (m3/min) 21-12-11 ... 88
Figura 30. Relación entre P1/Pa vs Caudal orificio (m3/min) 21-01-12 ... 89
Figura 31. Relación entre P1/Pa vs Caudal orificio (m3/min) 21-01-12 ... 90
Figura 32. Relación entre P1/Pa vs Caudal orificio (m3/min) 25-01-12 ... 91
12
LISTA DE ANEXOS
pág.
ANEXO A: CALIBRACIÓN DE LOS MUESTREADORES DE ALTO VOLUMEN
... 86
ANEXO B: GRAVIMETRÍA PM10 ... 94
ANEXO C: VERIFICACIÓN DE CAUDALES LOOK UP TABLE ... 113
ANEXO D: CONSOLIDADO REGISTRO PM10 ... 121
ANEXO E: VERIFICACIÓN DE FLUJO PARTISOL ... 148
13
1. RESUMEN
El presente trabajo de investigación se centró en establecer el grado de correlación existente entre las mediciones obtenidas por equipos de medición semiautomáticos y manuales de material particulado, los cuales se encuentran instalados en la estación de calidad del aire del IDEAM ubicada en la Carrera 10 # 20 – 30, en la ciudad de Bogotá.
Se realizaron mediciones diarias de material particulado, comenzando el día 13
del mes de diciembre de 2011 y finalizando el 31 de marzo de 2012; los equipos semiautomáticos de la estación miden material particulado menor a 2.5 micras de
diámetro (PM2.5), mientras que los equipos manuales miden material particulado
menor a 10 micras de diámetro (PM10), por lo tanto para poder determinar la
correlación existente entre los equipos fue necesario realizar una modelación, mediante la cual se logró determinar la relación PM2.5/PM10 para el periodo de
tiempo en el cual se realizó el monitoreo, la modelación se validó determinando los coeficientes de regresión junto con un análisis de varianza, verificando que los datos obtenidos producto del modelo fueran estadísticamente confiables.
Con los resultados de PM2.5 y los obtenidos por la relación PM2.5/PM10 se logró
14
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La contaminación atmosférica en la ciudad de Bogotá es uno de los problemas ambientales más graves de este centro urbano; esto se debe al creciente desarrollo económico e industrial que tiene la capital del país, sumado al incremento en los vehículos de transporte que circulan en la ciudad, que según el
Observatorio Ambiental de Bogotá, “el número de vehículos particulares en el año
2008 correspondía a 896.443 y para el año 2011 el registro correspondió a 1.185.610”1
. Todo este desarrollo de la ciudad contribuye de manera significativa
al deterioro de su calidad del aire trayendo consigo un aumento en las enfermedades respiratorias y cardiacas de la población junto con el deterioro de la flora y fauna de la ciudad.
Es de suma importancia para el desarrollo de la ciudad conocer la situación real del estado de la calidad del aire, ya que sirve como un indicador a la hora de tomar decisiones que puedan ir en pro del desarrollo de la misma. Para ello, el IDEAM cuenta con una estación de monitoreo, ubicada en la Carrera 10 # 20 – 30, de la cual se obtiene información necesaria para un diagnóstico de esta zona del centro de Bogotá, que incluye diferentes contaminantes atmosféricos; con el análisis y procesamiento de esta información se puede estimar el estado de la calidad del aire.
La estación de monitoreo cuenta con un equipo de medición automático para la
determinación de material particulado menor a 10 micras de diámetro (PM10), pero
éste no se encuentra en funcionamiento debido a problemas con la bomba de succión; por otro lado se cuenta con dos equipos semiautomáticos para la
medición de material particulado menor a 2.5 micras de diámetro (PM2.5); además
de estos equipos se tienen dos medidores de alto volumen (High-Vol) manuales
para la medición de PM10 y un equipo manual Trigas para medir dióxidos de azufre
(SO2) y dióxidos de nitrógeno (NO2).
Es obligatorio seguir los protocolos y procedimientos establecidos de una forma adecuada para la toma de datos en los equipos manuales y semiautomáticos para que de esta manera se obtengan datos reales, representativos y válidos que reflejen el estado de la calidad del aire en la zona. Los equipos de medición semiautomática fueron implementados en la estación para facilitar todo el proceso manual de medición de los datos; sin embargo se deben realizar muy pocas
1
15
operaciones manuales para el funcionamiento del equipo. Éstos son sometidos a diferentes pruebas, establecidas en el manual de los equipos y en los protocolos de medición, para asegurar que se registren valores reales del contaminante
monitoreado; según lo anterior y cumpliendo los procedimientos establecidos, las
mediciones obtenidas en los equipos semiautomáticos deben ser comparables y presentar una correlación fuerte con las mediciones obtenidas en los equipos manuales.
Partiendo de la información presentada anteriormente, y teniendo en cuenta que los equipos semiautomáticos y manuales están certificados en condiciones de operación en laboratorio y aceptados por la US Environmental Protection Agency (EPA), se propone una hipótesis, con la cual se presume que las mediciones de material particulado entre estos equipos no presentan diferencias significativas en cuanto a su representatividad como indicadores de la calidad del aire.
Los equipos en la estación de monitoreo del IDEAM (semiautomáticos y manuales) para la medición de material particulado no monitorean el mismo
contaminante, los semiautomáticos (Equipos Partisol 2000) miden PM2.5 mientras
que los manuales (High Volume Sampler) PM10. Debido a que no son el mismo
contaminante estas mediciones no pueden ser comparables directamente, sin
embargo el comportamiento de PM2.5 debe presentar una correlación fuerte con el
comportamiento de PM10 en un periodo de tiempo, ya que el material particulado
inferior a 2.5 micras de diámetro corresponde a una fracción del PM10. Conforme a
lo anterior es posible determinar mediante la aplicación del método de regresión lineal la fracción equivalente entre PM10 y PM2.5 para la estación de calidad del
aire del IDEAM en un periodo de tiempo definido.
Al conocer la proporción efectiva entre las diferentes mediciones de material particulado, es posible determinar la relación existente entre las mediciones semiautomáticas y manuales, el cual es el objetivo del presente trabajo. Por otro
lado al determinar mediante un método la fracción equivalente entre PM10 y PM2.5
es posible estimar los valores de algún contaminante que falte en un periodo de
medición, siempre y cuando se tenga el dato correspondiente a PM10 o PM2.5, para
ese periodo según sea el caso. De esta manera es posible completar datos de uno
16
3. MARCO REFERENCIAL
3.1 MARCO CONTEXTUAL
La estación de calidad del aire del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios
Ambientales – IDEAM, se encuentra ubicada en la terraza del mismo, en la Cra.
10 No. 20 – 30, Bogotá D.C.
Los equipos de medición con los que cuenta la estación son los nombrados a continuación:
Dos muestreadores High-Vol: Son equipos manuales para la medición de
material particulado menor a 10 micras de diámetro (PM10).
Dos muestreadores BETA: Equipos automáticos para la medición de
material particulado menor a 10 micras de diámetro (PM10). Un equipo
pertenece y es manejado por la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca – CAR y el otro equipo no se encontraba en funcionamiento debido a fallos en una bomba, por lo cual para el presente proyecto no se pudo realizar muestreo con estos equipos automáticos.
Dos muestreadores PARTISOL: Son equipos semiautomáticos para medir
concentraciones de material particulado menor a 2.5 micras de diámetro (PM2.5).
Muestreador Trigas: Equipo manual para concentraciones de dióxidos de
17
Figura 1. Estación de Calidad del Aire del IDEAM
Fuente: Andrés Felipe Sanabria Orozco
3.2 MARCO CONCEPTUAL
3.2.1 Concentración
18
3.2.2 Condiciones de Referencia
Valores de temperatura y presión atmosférica (25 ºC y 760 mm de Hg) con los cuales se establecen los valores máximos permisibles de concentraciones en las normas de calidad de aire.
3.2.3 Contaminantes
“Fenómenos físicos o sustancias, o elementos en estado sólido, líquido o gaseoso, causantes de efectos adversos en el medio ambiente, los recursos naturales renovables y la salud humana que, solos o en combinación, o como productos de reacción, se emiten al aire como resultado de actividades humanas, de causas naturales, o de una combinación de estas.”2
3.2.4 Dióxido de Nitrógeno
Gas fuertemente tóxico el cual se encuentra presente en el aire debido a procesos de combustión de los vehículos y fábricas.
3.2.5 Dióxido de Azufre
Gas potencialmente peligroso para el ambiente el cual es emitido a la atmósfera por procesos industriales.
2
19
3.2.6 Norma de Calidad del Aire
“Es el nivel de concentración legalmente permisible de sustancias o fenómenos contaminantes presentes en el aire, establecido por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, con el fin de preservar la buena calidad del medio ambiente, los recursos naturales renovables y la salud humana”.3
3.2.7 Material Particulado
Son sólidos presentes en el aire los cuales no se sedimentan en periodos cortos y permanecen suspendidos en el aire debido a su tamaño y densidad.
3.2.8 Material Particulado Menor a 10 Micras
Partículas con un diámetro aerodinámico menor o igual a 10 micrómetros.
3.2.9 Material Particulado Menor a 2.5 Micras
Partículas con un diámetro aerodinámico menor o igual a 2.5 micrómetros.
3.3 MARCO TEÓRICO
3.3.1 Correlación Lineal y Análisis de Regresión
Para poder realizar en análisis estadístico propuesta entre las mediciones obtenidas en los muestreadores manuales y semiautomáticos de partículas, es necesario tener claros los conocimientos y procedimientos estadísticos referentes
a la correlación lineal y el análisis de regresión.
20
3.3.1.1 Definición de Correlación Lineal “En particular, nos interesa cuantificar la intensidad de la relación lineal entre dos variables. El parámetro que nos da tal cuantificación es el coeficiente de correlación lineal de Pearson r, cuyo valor oscila entre –1 y +1:”4
Si no existe correlación de ningún tipo entre dos variables aleatorias, como consecuencia no se tendrá tampoco correlación lineal, esto indica que r = 0. Pero al ser r = 0 sólo indica que no hay correlación lineal, pero es posible que se tenga una correlación de otro tipo. La siguiente figura resume el análisis del coeficiente de correlación entre dos variables:
Figura 2. Análisis del coeficiente de correlación entre dos variables
Fuente: Universitat Oberta de Catalunya 2002.
3.3.1.2 Definición y Características del Concepto de Regresión Lineal “En aquellos casos en que el coeficiente de regresión lineal sea “cercano” a +1 o a –1, tiene sentido considerar la ecuación de la recta que “mejor se ajuste” a la nube de puntos (recta de mínimos cuadrados).”5
El principal uso de esta recta será el de estimar los valores de Y que obtenidos para distintos valores de X. Todo quedará representado en un diagrama de dispersión. La ecuación de la recta de mínimos cuadrados (en forma punto-pendiente) es la siguiente:
4
UNIVERSITAT OBERTA DE CATALUNYA. Correlación Lineal y Análisis de Regresión. Proyecto e-Math. Barcelona: UOC. p. 3.
21
3.3.1.3 Definición del Coeficiente de Determinación El coeficiente de
determinación R2 indica el porcentaje de ajuste que se ha obtenido en el modelo
de regresión lineal, esto es el porcentaje de la variable Y que se explica a través de la variable X. A mayor porcentaje mejor es el modelo para estimar la variable Y.
“Es posible entender este coeficiente como el porcentaje de varianza explicada por la recta de regresión y su valor siempre estará entre 0 y 1 y siempre es igual al cuadrado del coeficiente de correlación (r).
1− R2
indica qué porcentaje de las variaciones no se explica a través del modelo de regresión, es como si fuera la varianza inexplicada que es la varianza de los residuos.”6
3.3.2 Análisis de Varianza
Para verificar que los resultados obtenidos en la medición de PM2.5 con los
equipos semiautomáticos y los obtenidos de la relación PM2.5/PM10 no presentan
diferencias significativas, es necesario realizar un análisis de varianza (ANOVA), el cual se definirá a continuación.
Las pruebas de hipótesis son una herramienta útil cuando se trata de comparar dos tratamientos. Normalmente la experimentación requiere la comparación de dos tratamientos o más simultáneamente, en estos casos es donde se utiliza el ANOVA, teniendo en cuenta, que es un procedimiento para el análisis de factores cualitativos.
“El análisis de varianza se deriva de la partición de la variabilidad total en las partes que la componen. ANOVA establece que la variabilidad total en los datos, medida por la suma de cuadrados total, puede ser dividida en una suma de cuadrados de la diferencia entre los promedios de los tratamientos y el gran promedio total más una suma de cuadrados de la diferencia de las observaciones entre tratamientos del promedio del tratamiento. ANOVA, da la herramienta para distinguir si un factor afecta la respuesta en promedio.
22
Presunciones de ANOVA:
1. Los errores o residuales son independientes y distribuidos de manera normal o gaussiana, con promedio equivalente a 0 y varianza constante. Si su promedio no fuese 0, el modelo estaría subestimando o sobreestimando.
2. Anova presume que todas las varianzas de los niveles del factor son iguales y toma un solo cálculo de varianza llamado Spooled o varianza conjunta.
Anova mira los promedios de cada nivel contra el promedio general y lo llama entre tratamientos. ANOVA queda con dos estimados de varianza, dentro y entre los niveles; con estos saca un cociente, si las 2 varianzas se parecen, es decir, el cociente es aproximadamente 1, el factor no tiene ningún impacto en la respuesta, pero si este cociente resulta ser grande, entonces el factor tiene mucho impacto en la respuesta.”7
3.3.2.1 Experimento de un Solo Factor Aleatorio Es el experimento más sencillo en el cual se analiza un solo factor evaluado en diferentes niveles, de manera que se comparan las medias de la respuesta en cada uno de esos niveles y se establece si hay diferencia entre ellas.
El modelo correspondiente a este experimento esta dado por la ecuación:
“Donde μ es un parámetro común para todos los tratamientos, llamado la media general, representa el efecto del tratamiento i y εij corresponde al error que
incorpora todas las fuentes de variabilidad en el experimento. Las hipótesis evaluadas son:
Lo que se desea investigar es si existe diferencia o no entre los niveles del factor en consideración.”8
7
RECINTO UNIVERSITARIO DE MAYAGÜEZ. ANOVA (Análisis de varianza). Mayagües: Universidad de Puerto Rico. p. 1.
23
3.4 MARCO NORMATIVO
3.4.1 Resolución 0601 de 2010 – Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MAVDT)
La Resolución 0601 de 2006 del MAVDT establece la Norma de Calidad del Aire o Nivel de Inmisión, para todo el territorio nacional en condiciones de referencia. En el año 2010 el MAVDT publicó la Resolución 0610 de 2010 por la cual se modifica la Resolución 0601 de 2006.
Conforme a lo expresado en su artículo 4: “Niveles Máximos Permisibles para
Contaminantes Criterio. En la Tabla 1 se establecen los niveles máximos permisibles a condiciones de referencia para contaminantes criterio, los cuales se calculan con el promedio geométrico para PST y promedio aritmético para los demás contaminantes.
Tabla 1. Niveles Máximos Permisibles Para Contaminantes Criterio
Contaminante Nivel Máximo Permisible ( µg/m3)
Tiempo de exposición
PM10 50 Anual
100 24 horas
PM2.5 25 Anual
50 24 horas
Fuente: Resolución 0610 de 2010. MAVDT
Nota: µg/m3: a las condiciones de 298,15 K y 101,325 KPa. ó 25°C y 760 mm Hg).”9
Para efectos de este trabajo, sólo se mencionaron los contaminantes de interés (PM10 y PM2.5), los cuales van a ser monitoreados en la estación de calidad del
aire del IDEAM y sirven para el desarrollo del presente proyecto. Otras consideraciones importantes de esta resolución, presentes en el mismo artículo son las siguientes:
9
24
“Parágrafo Primero: …las autoridades ambientales pueden medir PM2.5, de
acuerdo con lo establecido en el Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire.
Parágrafo Transitorio: Hasta el 31 de diciembre de 2010 el nivel máximo permisible anual de PM10 será de 60 μg/m3 y el nivel máximo permisible para 24
horas de PM10 será de 150 μg/m3. Los niveles máximos permisibles para PM2.5
empezarán a regir a partir del 1 de enero de 2011.”10
3.4.2 Protocolo Para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire
Conforme a lo establecido en el Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire, del MAVDT, se presentarán las descripciones de los muestreadores, con los cuales se trabajó en la estación de calidad del aire del IDEAM:
3.4.2.1 Muestreadores Activos Manuales “Estos equipos recolectan las muestras de contaminantes por métodos físicos o químicos para un posterior análisis en laboratorio. Por lo general toman un volumen conocido de aire y lo bombean a través de un colector (un filtro en el caso de las partículas o una solución química para los gases), por un periodo de tiempo determinado. Después el colector es retirado y llevado al laboratorio para su análisis.
Los factores que determinan la calidad de los datos obtenidos a través de esta técnica son los sistemas de muestreo (para los gases), el acondicionamiento de la muestra, los sistemas de gravimetría (para partículas) y los procedimientos de laboratorio para gases como SOx y NOx.” 11
La estación de calidad del aire del IDEAM, cuenta con dos equipos High-Vol para partículas inferiores a 10 micras de diámetro y un equipo para gases, Trigas; estos equipos serán descritos a continuación:
“Equipos Hi Vol (High Volume Sampler): Un muestreador de alto volumen (muestreador activo) es un equipo que succiona una cantidad medible de aire
10
Ibíd. p 4-5. 11
25
ambiente hacia una caja de muestreo a través de un filtro durante un periodo de 24 horas. El filtro es pesado antes y después para determinar el peso neto ganado. El volumen total de aire muestreado se determina a partir de la velocidad promedio de flujo y el tiempo de muestreo. La concentración total de partículas en el aire ambiente se calcula como la masa recolectada divididas por el volumen de aire muestreado, ajustado a las condiciones estándar.
Existen dos muestreadores de este tipo los cuales se diferencian en su controlador de flujo, pueden presentar un sistema MFC (controlador de flujo de tipo másico) o VFC (controlador de flujo de tipo volumétrico). Ambos equipos del IDEAM tienen controladores de flujo volumétricos.
Equipos Muestreadores de Tres Gases:
Recolectan las muestras de contaminantes por métodos físicos o químicos para su posterior análisis en un laboratorio.
Generalmente toman un volumen conocido de aire y lo bombean a través de un colector por un periodo de tiempo determinado.
Demanda una logística diaria para su operación.
Se denominan activos porque requieren energía eléctrica para su funcionamiento.”12
3.4.2.2 Muestreadores Semi-automáticos “Los sistemas semiautomáticos serán
adecuados para mediciones de estándares diarios y anuales, pero demandaran
mayores esfuerzos operativos.”13
En la estación de calidad del aire del IDEAM se
tienen dos equipos de este tipo (Partisol 2000), ambos para mediciones de PM2.5;
las características generales de un muestreador semi-automático se nombran a continuación:
“Consisten en muestreadores activos a los que se les han incorporado sistemas electrónicos para mejorar la calidad y despejar la incertidumbre en las mediciones. Al igual que los muestreadores activos necesitan de análisis posterior de la muestra.
Algunas de sus características son:
Sistema de control de flujo a una rata especificada por el usuario (5 a 18 L/min).
12
Ibíd., p. 68
26
Sistema incorporado con sensor de flujo másico, temperatura ambiente y presión.
Microprocesador que permita la configuración de la programación del muestreo y almacenamiento de datos de estado de operación Interfase RS-232 para adquisición de variables atmosféricas y de flujo.
Capacidad para medir cambiando el inlet TSP, MP10, PM2.5 y PM1
Capacidad de muestrear varios días cambiando automáticamente los filtros.”14
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4. OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GENERAL
Validar la correspondencia entre las mediciones de los datos obtenidos en los equipos de medición semiautomático y manual, de material particulado, ubicados en la estación de calidad del aire del IDEAM (Cra 10 # 20 – 30).
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Estudiar el comportamiento diario de los contaminantes PM2.5 y PM10,
conforme a lo establecido en el Protocolo de Seguimiento y Monitoreo de la Calidad del Aire del MAVDT, en la estación de calidad del aire del IDEAM.
Desarrollar un análisis estadístico de correlación lineal de las mediciones
28
5. JUSTIFICACIÓN
El presente proyecto de grado parte de la necesidad de proteger la integridad y la salud de los habitantes y visitantes de la ciudad de Bogotá, en cuanto a lo referente a contaminación atmosférica, específicamente de partículas, ya que en concentraciones altas en la atmósfera estas sustancias pueden causar varias afecciones a la salud, especialmente al sistema respiratorio.
Conforme a lo establecido en la Resolución 0610 de 2010 del MAVDT, las autoridades ambientales competentes deben realizar las mediciones de los contaminantes atmosféricos, cumpliendo con lo establecido en el Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire del MAVDT; por esta razón el IDEAM cuenta con una estación de calidad del aire en su sede principal.
Los equipos para la medición de partículas presentes en la atmósfera que posee la estación de calidad del aire del IDEAM son de tres tipos: manuales, semiautomáticos y automáticos, éstos últimos no se encontraban en funcionamiento al momento de realizar el presente proyecto. Siguiendo fielmente los protocolos establecidos para la medición de partículas se deben obtener concentraciones de partículas que reflejen al estado real de la calidad del aire, sin importar el tipo de equipo que se para tal fin.
29
6. METODOLOGÍA Y PLAN DE TRABAJO
6.1 ESTUDIO DIARIO DE LOS CONTAMINANTES EN LA ESTACIÓN DE CALIDAD DEL AIRE
6.1.1 Mediciones Realizadas en la Estación de Calidad del Aire del IDEAM
La capacitación e inducción para el manejo de equipos fue realizada por el Ingeniero Mario Guerrero (anteriormente él operó esta estación) los primeros días del mes de diciembre.
Las mediciones diarias en los equipos de los contaminantes (PM10, PM2.5, SO2 y
NO2) deben ser realizadas a intervalos entre 23-25 horas. A continuación se
describe detalladamente el procedimiento de medición que se tuvo desde el día 13 de diciembre de 2011 hasta el 31 de marzo de 2012 en cada uno de los equipos de la estación del IDEAM:
Equipos High-Vol (PM10): Las mediciones de PM10 son realizadas diariamente,
30
Figura 3. Equipos High-Vol (A29817 y A29816 respectivamente).
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
Equipo Beta FH62C14 (PM10): Este equipo de medición manual de material
particulado no fue usado en el transcurso de la pasantía, debido a fallos en la bomba de succión.
Equipos Partisol 2000 (PM2.5): Las mediciones de estos equipos son diarias, se
31
Figura 4. Equipos Partisol 2000 (A29980 y A29979 respectivamente)
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
Equipo Trigas TGP-0193: Las mediciones de este equipo se realizan
diariamente, inicia el monitoreo a las 8:40 a.m. todos los días y se apaga a las 8:00 a.m. del día posterior. El equipo Trigas es el equipo tal vez con mayores procedimientos diarios para tomar una muestra adecuada y óptima. Este equipo consta de varios procesos, uno de ellos es la verificación de flujo de los
tres orificios críticos de los impactadores (SO2, NO2 y Agua) que se realiza con
el calibrador de la probeta o con el equipo Bios 118982 diariamente antes del monitoreo (el caudal de cada orificio crítico no debe ser superior a 0,20 L/min más o menos 10%), otro procedimiento a realizar es la prueba de fugas que se realiza de forma manual y todos los días antes y después de cada monitoreo; además se realiza la limpieza de los tres impactadores con agua destilada para evitar alteraciones en las muestras, esto es, evitar que la concentración obtenida anteriormente se mezcle con el reactivo limpio. Limpieza general, mantenimiento y cambio de filtros se realizan por lo menos una vez al mes. Por
otro lado, para el monitoreo de los gases (SO2 y NO2) se tienen dos soluciones
en dos impactadores diferentes, las cuales son: Tetracloro Mercurato de
Potasio y Trietanolamina (SO2 y NO2, respectivamente), con las cuales se
absorben estos contaminantes en las muestras, posteriormente son analizadas
en el laboratorio; la solución para el muestreo de SO2 debe tener una
32
portátiles diferentes (una para reactivos y otra para las muestras); con la ayuda de geles refrigerantes se mantiene la temperatura deseada de un día para otro, estas geles se cambian diariamente.
Figura 5. Equipo Trigas
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
6.1.2 Análisis de Laboratorio
La inducción para el análisis de partículas por gravimetría estuvo a cargo del Grupo de Laboratorio de Calidad Ambiental del IDEAM, cabe aclarar que los
pasantes no realizaron los respectivos análisis de gases (SO2 y NO2) por
espectrofotometría debido que para obtener datos confiables se requiere cierta experiencia, sin embargo, se asistió a algunos de estos análisis para conocer y
aprender cómo se hacen; además de estas capacitaciones se siguió el estricto
cumplimiento del Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de La Calidad del Aire del MAVDT.
33
Equipos High-Vol (PM10) y Equipos Partisol 2000 (PM2.5): Para estas
mediciones es necesario acondicionar los filtros en micro fibra de cuarzo
(PM10) y en teflón (PM2.5), esto es, colocarlos en un desecador por un periodo
mínimo de 24 horas con el fin de retirar la humedad que el filtro puede traer para que ésta no altere las mediciones que se van a realizar, una vez retirada la humedad se procede a pesar el filtro en una balanza de precisión de 5 decimales en un mesón anti vibraciones y en un cuarto en el cual no existan o sean mínimas las corrientes de aire y con humedad relativa controlada (menor al 50%). El filtro debe ser pesado tres (3) veces registrando la humedad relativa, la temperatura y la hora, el peso final corresponderá entonces al
promedio aritmético de las tres (3) mediciones. Los filtros para PM10 son
puestos en una bolsa con cierre hermético para evitar la entrada de humedad,
mientras que los filtros de PM2.5 son puestos primero en una caja petri y
posteriormente en una bolsa con cierre hermético. Una vez los filtros son expuestos y utilizados para retener las partículas, se traen al laboratorio de la
misma forma en que fueron llevados (el filtro de PM10 puede ser doblado en
cuatro (4) partes, esto con el fin de evitar la pérdida de material) y se repite exactamente el mismo procedimiento para acondicionarlos. Todo se encuentra debidamente registrado de manera pormenorizada.
Figura 6. Balanza analítica y acondicionamiento de filtros nuevos y muestras de PM10
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
Equipo Trigas TGP-0193: Los insumos requeridos de laboratorio para la
operación de este equipo son los reactivos: Tetracloro Mercurato de Potasio y
Trietanolamina (SO2 y NO2, respectivamente), éstos son preparados en el
34
por otro lado, estos reactivos tienen un periodo de caducidad (2 meses para el
de NO2 y 6 meses para el de SO2). Las muestras tomadas de gases tienen las
mismas recomendaciones que los reactivos, la temperatura se mantiene por medio de geles refrigerantes que van con las muestras y reactivos en neveras portátiles.
Todas las muestras tomadas (partículas y gases) fueron llevadas semanalmente al laboratorio los días lunes (exceptuando aquellos que eran festivos) y su análisis final era realizado en esa misma semana, para obtener las concentraciones correspondientes.
La presentación oficial, las inducciones y el acondicionamiento del material de trabajo se realizaron del día 01 al 13 de diciembre de 2011, las mediciones de gases y PM2.5 se iniciaron el día 14 de diciembre de 2011 y las de PM10 se
iniciaron el día 22 de diciembre de 2011 (mientras se calibraban los equipos), el monitoreo se finalizó el día 31 de marzo de 2012, cumpliendo de esta manera los cuatro meses de pasantía que se acordó entre la Universidad y el IDEAM; una vez terminado el proceso de mediciones se procedió a organizar la información
obtenida de las concentraciones de partículas (PM10 y PM2.5).
6.2 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS CONCENTRACIONES DE PARTÍCULAS
Una vez finalizadas las mediciones de partículas en la estación, se consolidó la información obtenida, de modo que se pudo establecer la validación entre las mediciones obtenidas en los equipos de medición semiautomática y manual, este proceso se realizó aplicando el método de correlación lineal de Pearson, junto con la aplicación de una regresión lineal entre las variables y finalmente un ANOVA, de esta manera se obtuvieron los resultados estadísticos necesarios para poder establecer si los equipos de medición presentan o no diferencias significativas entre sus mediciones.
Para proponer un modelo de regresión lineal confiable con el cual se obtiene la fracción de PM2.5 con el dato de PM10 medido en los equipos de la estación de
calidad del aire del IDEAM, se establecieron los siguientes pasos:
1. Calcular el coeficiente de correlación lineal de Pearson entre las mediciones
realizadas entre los dos equipos que miden PM2.5 (A29979 y A29980 en
35
2. Verificar que el coeficiente obtenido anteriormente presente una correlación lineal positiva, esto es, que sea mayor igual que 0,5 y menor igual que 1. Con ello se asegura que las mediciones de ambos equipos son comparables y se puede realizar el modelo de regresión lineal con los datos del equipo A29979 y A29980.
3. Calcular el coeficiente de correlación lineal de Pearson entre las mediciones
del equipo A29979 y las de PM10, luego realizar la gráfica de línea ajustada
junto con el análisis de regresión lineal.
4. Repetir el paso anterior pero con las mediciones del equipo A29980 y PM10.
5. Escoger el modelo de regresión lineal de los dos obtenidos que mejor se ajuste a la realidad debe ser el que posea el coeficiente de correlación lineal mayor y además que se encuentre en el rango de 0,5 a 1, de lo contrario se descartarán los modelos.
Para comprobar que no existen diferencias significativas entre las concentraciones de partículas es necesario realizar un ANOVA entre las concentraciones reales medidas en los equipos semiautomáticos con las concentraciones obtenidas como resultado de la modelación realizada con los datos del equipo manual.
36
Figura 7. Cronograma del proyecto.
37
7. DESARROLLO DE LA PASANTÍA
7.1 MONITOREO DE MATERIAL PARTICULADO MENOR A 10 MICRAS DE DIÁMETRO (PM10)
Las mediciones de PM10 se iniciaron el día el 22 de diciembre de 2011 y se
realizaron diariamente hasta el día 31 de marzo de 2012; para la operación de los equipos High-Vol, se requiere de una calibración previa de los mismos, la cual no se debe volver a realizar a menos que los equipos se trasladen de sitio, se requiera cambio de escobillas y motor. Para el equipo A29816 (Serie del MAVDT), las calibraciones se realizaron los días: 21 de diciembre de 2011, 21 de enero de 2012 y 25 de enero de 2012; mientras que para el equipo High-Vol A29817 (Serie del MAVDT) las calibraciones fueron hechas los días: 21 de diciembre de 2011, 21 de enero de 2012 y 13 de marzo de 2012. Para más información respecto a los resultados de calibración ver el Anexo A: Calibración de los muestreadores de Alto Volumen.
Las concentraciones medidas de PM10 desde el día 22 de diciembre de 2011
hasta el día 31 de marzo de 2012 en condiciones de referencia (temperatura ambiental de 25ºC y presión barométrica de 560 mmHg), se muestran en la siguiente tabla:
Tabla 2. Concentraciones diarias de material particulado menor a 10 micras de diámetro
CONCENTRACIONES PM10
FECHA CONCENTRACIÓN (μg/m3)
1 22-dic-11 34,441
2 23-dic-11 18,222
3 24-dic-11 -
4 25-dic-11 -
5 26-dic-11 -
6 27-dic-11 27,723
7 28-dic-11 26,666
8 29-dic-11 28,245
9 30-dic-11 23,666
10 31-dic-11 -
38
CONCENTRACIONES PM10
FECHA CONCENTRACIÓN (μg/m3)
12 2-ene-12 46,536
13 3-ene-12 47,207
14 4-ene-12 51,453
15 5-ene-12 69,621
16 6-ene-12 43,454
17 7-ene-12 43,010
18 8-ene-12 30,822
19 9-ene-12 29,097
20 10-ene-12 37,743
21 11-ene-12 78,180
22 12-ene-12 28,060
23 13-ene-12 24,617
24 14-ene-12 13,989
25 15-ene-12 24,963
26 16-ene-12 34,985
27 17-ene-12 59,442
28 18-ene-12 68,805
29 19-ene-12 58,541
30 20-ene-12 -
31 21-ene-12 -
32 22-ene-12 42,103
33 23-ene-12 40,057
34 24-ene-12 60,130
35 25-ene-12 52,729
36 26-ene-12 56,821
37 27-ene-12 43,323
38 28-ene-12 31,937
39 29-ene-12 32,219
40 30-ene-12 36,212
41 31-ene-12 29,826
42 1-feb-12 35,326
43 2-feb-12 45,557
44 3-feb-12 15,708
45 4-feb-12 57,150
46 5-feb-12 32,601
47 6-feb-12 40,619
39
CONCENTRACIONES PM10
FECHA CONCENTRACIÓN (μg/m3)
49 8-feb-12 -
50 9-feb-12 48,348
51 10-feb-12 68,064
52 11-feb-12 -
53 12-feb-12 -
54 13-feb-12 41,732
55 14-feb-12 47,929
56 15-feb-12 60,396
57 16-feb-12 73,850
58 17-feb-12 80,534
59 18-feb-12 61,005
60 19-feb-12 28,459
61 20-feb-12 48,911
62 21-feb-12 59,698
63 22-feb-12 28,673
64 23-feb-12 43,642
65 24-feb-12 -
66 25-feb-12 78,500
67 26-feb-12 71,339
68 27-feb-12 35,012
69 28-feb-12 40,773
70 29-feb-12 58,257
71 1-mar-12 29,418
72 2-mar-12 25,422
73 3-mar-12 15,330
74 4-mar-12 24,833
75 5-mar-12 26,701
76 6-mar-12 30,929
77 7-mar-12 23,417
78 8-mar-12 26,716
79 9-mar-12 51,367
80 10-mar-12 27,064
81 11-mar-12 13,148
82 12-mar-12 20,412
83 13-mar-12 28,513
84 14-mar-12 27,753
40
CONCENTRACIONES PM10
FECHA CONCENTRACIÓN (μg/m3)
86 16-mar-12 26,867
87 17-mar-12 31,443
88 18-mar-12 29,991
89 19-mar-12 39,912
90 20-mar-12 66,178
91 21-mar-12 49,032
92 22-mar-12 60,092
93 23-mar-12 -
94 24-mar-12 -
95 25-mar-12 42,015
96 26-mar-12 57,461
97 27-mar-12 80,490
98 28-mar-12 37,204
99 29-mar-12 25,440
100 30-mar-12 39,492
101 31-mar-12 15,217
CONCENTRACIÓN ANUAL 40,967
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
Es necesario realizar una verificación del caudal del equipo con el caudal de
diseño (1,13m3/min), este caudal del equipo debe encontrarse en el rango
comprendido entre 1,02 m3/min y 1,24 m3/min (1,13m3/min más o menos 10%), el
caudal del equipo es sacado de la Look up Table del mismo para las condiciones de presión y temperatura del día de muestreo; por otra parte se debe realizar una verificación del caudal del equipo con el caudal de calibración, el porcentaje de diferencia de valores debe ser más o menos 3% al del caudal de calibración. Para mayor información sobre las concentraciones, los datos tomados en el monitoreo, la verificación del flujo y la gravimetría de los filtros ver los anexos: B. Gravimetría
PM10, C. Verificación de caudales Look Up Table y D. Consolidado registro PM10.
El número de muestras realizadas en total para PM10 fueron 88 de un máximo de
41
No se encontraron concentraciones diarias que superen el límite máximo permisible establecido por la Resolución 0610 de 2010; por otro lado en 24 días de muestreo se determinó que las concentraciones superan el límite máximo
permisible anual establecido en 50 μg/m3, correspondiente al 23,76% del total de
las muestras, se superó este límite debido a que en estos días se evidenció un alto flujo vehicular en la zona. La concentración mínima diaria encontrada es de
13,15 μg/m3 del día 11 de marzo de 2012 y la concentración máxima diaria
encontrada corresponde al periodo muestreado entre los días 17 y 18 de febrero
de 2012, la cual equivale a 80,53 μg/m3, esta concentración se encuentra por
debajo del límite máximo permisible en un 19,47%, el cual es establecido por la
Resolución 0610 de 2010 (100 μg/m3
); para obtener la concentración anual se
promediaron las mediciones y este valor corresponde a 40,98 μg/m3, el cual se
encuentra por debajo en un 18,07% del límite máximo permisible correspondiente
a 50 μg/m3
. La siguiente tabla muestra las estadísticas resumidas en el monitoreo
de PM10, además se mostrarán por mes las gráficas de las concentraciones
42
Tabla 3. Estadísticas para mediciones de PM10
ESTADÍSTICA MEDICIONES PARA PM10
Número de datos
Datos (%)
Datos que exceden
la norma
diaria
Datos que exceden la norma diaria
(%)
Datos que exceden
la norma
anual
Datos que exceden la norma
anual (%)
Valor máximo
Valor mínimo
Promedio Valores
Diferencia entre dato máximo y
norma diaria (%)
Diferencia entre promedio
y norma anual
(%)
88 87,13% 0 0% 24 23,76% 80,534 13,148 40,967 -19,47% -18,07%
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
Figura 8. Comportamiento de PM10 para el mes de Diciembre de 2011
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
0 20 40 60 80 100 120
22
-d
ic
-11
23
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-11
24
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-11
25
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-11
26
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27
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28
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-11
29
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-11
30
-d
ic
-11
31
-d
ic
-11
Con
c
e
nt
ra
c
ione
s
P
M10
(ug
/m
3)
COMPORTAMIENTO DICIEMBRE 2011 (22-11-11 a 31-11-11)
CONCENTRACIONES DIARIAS PM
10CONCENTRACIÓN Norma Anual
43
Figura 9. Comportamiento de PM10 para el mes de Enero de 2012
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
0 20 40 60 80 100 120
1
-ene
-12
2
-ene
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3
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-12
4
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5
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-12
6
-ene
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-12
8
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9
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10
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-12
11
-ene
-12
12
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13
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14
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16
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17
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-12
18
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19
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-12
20
-ene
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24
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30
-ene
-12
31
-ene
-12
C
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ac
ion
es
P
M10
(
ug
/m
3)
COMPORTAMIENTO MES DE ENERO 2012
CONCENTRACIONES DIARIAS PM10
44
Figura 10. Comportamiento de PM10 para el mes de Febrero de 2012
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
0 20 40 60 80 100 120
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25
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26
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27
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eb
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28
-f
eb
-12
29
-f
eb
-12
C
on
ce
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ac
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es
P
M10
(
ug
/m
3)
COMPORTAMIENTO MES DE FEBRERO 2012
CONCENTRACIONES DIARIAS PM10
45
Figura 11. Comportamiento de PM10 para el mes de Marzo de 2012
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
0 20 40 60 80 100 120
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26
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ar
-12
27
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ar
-12
28
-m
ar
-12
29
-m
ar
-12
30
-m
ar
-12
31
-m
ar
-12
C
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ce
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ac
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es
P
M10
(
ug
/m
3)
COMPORTAMIENTO MES DE MARZO 2012
CONCENTRACIONES DIARIAS PM10
CONCENTRACIÓN
Norma Anual
46
7.2 MONITOREO DE MATERIAL PARTICULADO MENOR A 2.5 MICRAS DE DIÁMETRO (PM2.5)
Las mediciones de PM2.5 se iniciaron el día el 13 de diciembre de 2011 y se
realizaron diariamente hasta el día 31 de marzo de 2012; para estas mediciones se contó con dos equipos semi-automáticos (PARTISOL 2000) con series del MAVDT: A29979 y A29980, los resultados de las concentraciones obtenidas se muestran a continuación.
7.2.1 Equipo Partisol A29979
Las concentraciones medidas de PM2.5 en el equipo A29979, desde el día 13 de
diciembre de 2011 hasta el día 31 de marzo de 2012 en condiciones de referencia (temperatura ambiental de 25ºC y presión barométrica de 560 mmHg), se muestran en la siguiente tabla:
Tabla 4. Concentraciones diarias de material particulado menor a 2.5 micras de diámetro equipo A29979
CONSOLIDADO PM2.5 EQUIPO A29979
FECHA CONCENTRACIÓN (μg/m3)
1 13-dic-11 25,339
2 14-dic-11 30,366
3 15-dic-11 25,542
4 16-dic-11 26,021
5 17-dic-11 21,599
6 18-dic-11 19,528
7 19-dic-11 12,612
8 20-dic-11 10,579
9 21-dic-11 7,875
10 22-dic-11 -
11 23-dic-11 7,966
12 24-dic-11 10,574
13 25-dic-11 -
14 26-dic-11 10,427
15 27-dic-11 11,151
47
CONSOLIDADO PM2.5 EQUIPO A29979
FECHA CONCENTRACIÓN (μg/m3)
17 29-dic-11 9,247
18 30-dic-11 8,311
19 31-dic-11 4,243
20 1-ene-12 -
21 2-ene-12 13,834
22 3-ene-12 17,483
23 4-ene-12 17,365
24 5-ene-12 22,894
25 6-ene-12 17,631
26 7-ene-12 16,883
27 8-ene-12 22,660
28 9-ene-12 10,532
29 10-ene-12 25,823
30 11-ene-12 -
31 12-ene-12 8,501
32 13-ene-12 7,929
33 14-ene-12 4,369
34 15-ene-12 7,519
35 16-ene-12 14,887
36 17-ene-12 21,395
37 18-ene-12 22,367
38 19-ene-12 15,457
39 20-ene-12 -
40 21-ene-12 14,458
41 22-ene-12 19,574
42 23-ene-12 13,980
43 24-ene-12 18,327
44 25-ene-12 21,275
45 26-ene-12 19,747
46 27-ene-12 15,168
47 28-ene-12 -
48 29-ene-12 12,316
49 30-ene-12 11,043
50 31-ene-12 8,400
51 1-feb-12 11,381
52 2-feb-12 16,082
48
CONSOLIDADO PM2.5 EQUIPO A29979
FECHA CONCENTRACIÓN (μg/m3)
54 4-feb-12 9,152
55 5-feb-12 11,444
56 6-feb-12 14,818
57 7-feb-12 11,100
58 8-feb-12 18,756
59 9-feb-12 16,662
60 10-feb-12 27,668
61 11-feb-12 19,105
62 12-feb-12 -
63 13-feb-12 17,337
64 14-feb-12 19,581
65 15-feb-12 22,790
66 16-feb-12 -
67 17-feb-12 32,486
68 18-feb-12 23,753
69 19-feb-12 17,430
70 20-feb-12 18,119
71 21-feb-12 20,131
72 22-feb-12 10,848
73 23-feb-12 10,392
74 24-feb-12 16,423
75 25-feb-12 26,035
76 26-feb-12 17,111
77 27-feb-12 12,620
78 28-feb-12 26,939
79 29-feb-12 23,933
80 1-mar-12 14,769
81 2-mar-12 8,500
82 3-mar-12 8,737
83 4-mar-12 12,183
84 5-mar-12 11,795
85 6-mar-12 13,060
86 7-mar-12 10,162
87 8-mar-12 12,927
88 9-mar-12 18,994
89 10-mar-12 12,812
49
CONSOLIDADO PM2.5 EQUIPO A29979
FECHA CONCENTRACIÓN (μg/m3)
91 12-mar-12 7,934
92 13-mar-12 9,925
93 14-mar-12 9,345
94 15-mar-12 8,382
95 16-mar-12 11,415
96 17-mar-12 13,904
97 18-mar-12 10,950
98 19-mar-12 12,456
99 20-mar-12 14,539
100 21-mar-12 18,696
101 22-mar-12 20,797
102 23-mar-12 25,449
103 24-mar-12 -
104 25-mar-12 13,785
105 26-mar-12 19,022
106 27-mar-12 27,686
107 28-mar-12 12,121
108 29-mar-12 9,318
109 30-mar-12 13,963
110 31-mar-12 6,444
CONCENTRACIÓN ANUAL 15,315
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
Se debe realizar una verificación de flujo del equipo con el verificador Bios con serial 118982, este flujo debe estar en el rango comprendido entre 15,865 L/min y 17,535 L/min (16,7 L/min más o menos 5%), el caudal de muestreo es configurado en el equipo y este procedimiento de verificación debe realizarse al menos una
vez cada 15 días. Para mayor información sobre las concentraciones, los datos
tomados en el monitoreo, la verificación del flujo y la gravimetría de los filtros ver los anexos: E. Verificación de flujo PARTISOL y F. Gravimetría y consolidado registro PM2.5.
El número de muestras realizadas en total para PM2.5 en el equipo A29979 fueron
50
monitoreo fue mayor a 25 horas o menor de 23 horas; errores en el monitoreo y por días de mantenimiento y limpieza de los equipos de la estación.
No se encontraron concentraciones diarias que superen el límite máximo permisible establecido por la Resolución 0610 de 2010; por otro lado en 11 días de muestreo se determinó que las concentraciones superan el límite máximo
permisible anual establecido en 25 μg/m3
, correspondiente al 10% del total de las muestras, se superó este límite debido a que en estos días se evidenció un alto flujo vehicular en la zona. La concentración mínima diaria encontrada es de 4,24
μg/m3
del día 31 de diciembre de 2011 y la concentración máxima diaria encontrada corresponde al periodo muestreado entre los días 17 y 18 de febrero
de 2012, la cual equivale a 32,49 μg/m3, esta concentración se encuentra por
debajo del límite máximo permisible en un 35,03%, el cual es establecido por la
Resolución 0610 de 2010 (50 μg/m3
); para obtener la concentración anual se
promediaron las mediciones y este valor corresponde a 15,32 μg/m3, el cual se
encuentra por debajo en un 38,74% del límite máximo permisible correspondiente
a 50 μg/m3
. La siguiente tabla muestra las estadísticas resumidas en el monitoreo
de PM2.5 medidas en el equipo A29979, además se mostrarán por mes las
51
Tabla 5. Estadísticas para mediciones de PM2.5 equipo A29979
ESTADÍSTICA MEDICIONES PARA PM2.5 EQUIPO A29979
Número de datos
Datos (%)
Datos que exceden
la norma
diaria
Datos que exceden la norma diaria
(%)
Datos que exceden
la norma
anual
Datos que exceden la norma
anual (%)
Valor máximo
Valor mínimo
Promedio Valores
Diferencia entre dato máximo y
norma diaria (%)
Diferencia entre promedio
y norma anual
(%)
101 91,82% 0 0% 11 10% 32,486 4,243 15,315 -35,03% -38,74%
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
Figura 12. Comportamiento de PM2.5 para el mes de Diciembre de 2011, equipo A29979
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
0 10 20 30 40 50 60
13
-d
ic
-11
14
-d
ic
-11
15
-d
ic
-11
16
-d
ic
-11
17
-d
ic
-11
18
-d
ic
-11
19
-d
ic
-11
20
-d
ic
-11
21
-d
ic
-11
22
-d
ic
-11
23
-d
ic
-11
24
-d
ic
-11
25
-d
ic
-11
26
-d
ic
-11
27
-d
ic
-11
28
-d
ic
-11
29
-d
ic
-11
30
-d
ic
-11
31
-d
ic
-11
C
on
ce
nt
ra
ci
ón
PM
2
.5
(
ug
/m
3)
Concentraciones Diciembre de 2011 (13-12-11 a 31-12-11)
CONCENTRACIONES DIARIAS PM
2.5EQUIPO A29979
CONCENTRACIÓN
Norma anual
52
Figura 13. Comportamiento de PM2.5 para el mes de Enero de 2012, equipo A29979
Fuente: Tomás Santiago Duque Acosta.
0 10 20 30 40 50 60
1
-ene
-12
2
-ene
-12
3
-ene
-12
4
-ene
-12
5
-ene
-12
6
-ene
-12
7
-ene
-12
8
-ene
-12
9
-ene
-12
10
-ene
-12
11
-ene
-12
12
-ene
-12
13
-ene
-12
14
-ene
-12
15
-ene
-12
16
-ene
-12
17
-ene
-12
18
-ene
-12
19
-ene
-12
20
-ene
-12
21
-ene
-12
22
-ene
-12
23
-ene
-12
24
-ene
-12
25
-ene
-12
26
-ene
-12
27
-ene
-12
28
-ene
-12
29
-ene
-12
30
-ene
-12
31
-ene
-12
C
on
ce
ntr
ac
ión
P
M2.5
(
ug
/m
3)
Concentraciones mes de Enero de 2012
CONCENTRACIONES DIARIAS PM2.5 EQUIPO A29979
CONCENTRACIÓN
Norma anual
