MANEJO DE DATOS Y EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE,
CULIACÁN, SINALOA
D IRECCIÓN GENERAL DEL C ENTRO NACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y CAPACITACIÓN AMBIENTAL
J ULIO 2009
Calidad del Aire en Culiacán, Sin. 2009
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ÍNDICE
Antecedentes ... 1
Introducción ... 1
Objetivo ... 2
Metodología ... 2
Recepción de archivos. ... 2
Manejo de Datos ... 2
1) Limpieza de Datos: ... 2
2) Verificación de Datos ... 3
3) Validación de Datos ... 4
Evaluación de la Calidad del Aire y Generación de Indicadores ... 4
Resultados ... 5
Análisis estadístico de contaminantes ... 5
Gráficos de comportamiento de contaminantes ... 6
Ozono, O3 ... 6
Monóxido de Carbono, CO ... 8
Bióxido de Nitrógeno y Óxido Nítrico, NO2 y NO ... 11
Bióxido de Azufre, SO2 ... 13
Partículas suspendidas menores o iguales a 2.5 micras, PM2.5 ... 16
Comparación de resultados contra normas ... 19
Meteorología ... 19
Conclusiones y Recomendaciones ... 22
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Antecedentes
El monitoreo de la calidad del aire en la Ciudad de Culiacán, Sinaloa, se remonta a principios del año 2000, mediante la puesta en marcha de la Red de Monitoreo de partículas suspendidas (PST y PM10) con equipos de operación manual, conocidos como altos volúmenes, por la cantidad de aire que es pasada a través del filtro. Sin embargo, debido al incremento del parque vehicular y poblacional, se ha determinado la necesidad de medir otros parámetros de la calidad del aire.
En 2008, mediante solicitud de la Asociación Civil denominada Ecoregión, el Instituto Nacional de Ecología, INE, realizó una campaña de monitoreo de la calidad del aire con una unidad móvil, la cual se ubicó en las instalaciones del Jardín Botánico de la Ciudad, en la zona centro-sureste. Esta campaña tuvo una duración de 20 días y se realizó del 8 al 28 de marzo de 2008. Los resultados de la campaña, demuestraron la necesidad de realizar mediciones de calidad del aire. Por ello, en 2008 el Gobierno del Estado, con apoyo del Programa de Desarrollo Interinstitucional Ambiental, PDIA 2008, logró adquirir una Unidad Móvil de Monitoreo Automático.
Introducción
La Unidad Móvil del Gobierno del Estado, equipada para medir cinco contaminantes criterio (Ozono, Monóxido de Carbono, Dióxido de Nitrógeno, Bióxido de Azufre y Partículas PM2.5) y siete parámetros meteorológicos (Velocidad del Viento, Dirección del Viento, Temperatura, Humedad Relativa, Presión Barométrica, Precipitación Pluvial y Radiación Solar) fue instalada en Enero de 2009 en el mismo sitio en donde el INE, a través de la Dirección General del Centro Nacional de Investigación y Capacitación Ambiental (DGCENICA), llevó a cabo el estudio de 2008. Para poder interpretar los datos, el Estado solicitó apoyo al INE en el manejo de los datos que registró la Unidad Móvil. En este sentido, el Estado envió por correo electrónico los datos registrados en la Unidad Móvil de los meses enero, febrero y mediados de marzo.
Además de realizar un manejo de los datos registrados, se analizaron los resultados del estudio previo del INE y también los datos meteorológicos proporcionados por la Escuela de Biología de la Universidad Autónoma de Sinaloa, la cual opera una estación de este tipo.
Finalmente, en cuanto al contenido, la primera sección presenta los resultados obtenidos para cada contaminante y al final un resumen estadístico de los resultados de contaminantes y meteorológicos. La segunda y última sección corresponde a las conclusiones y recomendaciones.
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Objetivo
Manejar los datos obtenidos por la Unidad Móvil de Monitoreo del Gobierno del Estado de Sinaloa, a través de una validación y análisis estadístico, para evaluar la calidad del aire de la región.
Metodología
Los datos de calidad del aire, recibidos del Gobierno de Estado, fueron validados a través del procedimiento que se describe a continuación:
Recepción de archivos.
Los datos fueron recibidos a través de correo electrónico. Se confirmó que los parámetros y periodo de medición estuvieran acordes a lo que señaló la institución responsable de la recopilación de los mismos. Los datos se encontraban con extensión (*.dat), y estaban agrupados en carpetas por mes y por parámetro.
Los archivos fueron manejados en hojas de cálculo de Excel®, y para facilitar su manejo se convirtieron de filas a columnas (fecha, hora, estación); y se creó un archivo para cada parámetro medido.
Manejo de Datos 1) Limpieza de Datos:
Consiste en la revisión de la base de datos para identificar aquellos que son reales y los que no lo son. Para ello se señalan los datos “irreales” o sospechosos con banderas, las cuales pueden ser asignadas de forma automática por el Sistema de Adquisición de Datos, SAD y/o por el operador del equipo.
Las banderas asignadas automáticamente por el SAD fueron:
p: Corte de energía eléctrica i: Dato inválido c: Calibración de equipo Es importante mencionar que en el cambio de formato (*.dat a *.xls) realizado, se respetaron las banderas originales de la base de datos, y que cada uno de los archivos generados fue respaldado para posteriores revisiones.
Además de las banderas mencionadas, se identificaron los datos de contaminantes que registraron valores negativos. Aquellos que se encontraron dentro de la tolerancia
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(ver cuadro 1) se igualaron a cero; los que se presentaron fuera de tolerancia se les asignó una bandera de invalidez, quedando fuera del análisis.
Cuadro 1. Límite inferior de tolerancia sugerido para valores negativos.
Contaminante Mínimo inferior*
Ozono (O3) -3 ppb
Dióxido de Azufre (SO2) -3 ppb Dióxido de Nitrógeno (NO2) -3 ppb Óxido Nítrico (NO) -3 ppb Óxidos de Nitrógeno (NOx) -6 ppb Monóxido de Carbono (CO) -0.4 ppm
Fuente: PROY-NOM-156-SEMARNAT-2008
Se identificaron también los datos que estuvieran fuera del rango de operación. Es importante señalar que los rangos de operación son establecidos por el operador, y en calidad del aire suelen estar entre 0-500 ppb para todos los contaminantes, con excepción del monóxido de carbono que se establece entre 0-50 ppm. En el caso de los sensores meteorológicos, los rangos de operación están definidos en las hojas de especificaciones técnicas del fabricante.
Una vez revisados los datos abanderados, los que se registraron con valores negativos, y los que están fuera de rango, se conformó una nueva base de datos denominada “limpia”, que comprende todos los datos –abanderados y sin abanderar.
2) Verificación de Datos
La verificación de los datos, como segundo paso, consiste en la revisión de la tendencia de cada parámetro medido a fin de identificar patrones anómalos o erróneos, y de esta forma confirmar las banderas asignadas, o la necesidad de agregar más.
La revisión de datos se hizo empleando la estadística descriptiva básica (máximos, mínimos, promedio, etc.) y la herramienta de manejo de datos de calidad del aire del INE1.
En esta etapa la bitácora de operación del equipo tiene particular relevancia, ya que nos ayuda a identificar/confirmar eventos que en la revisión estadística y gráfica pudieran resultar dudosos de aceptar o rechazar. En este sentido, es importante mencionar que se tuvo mucha interacción y apoyo del personal del Departamento de Calidad del Aire del Estado, quienes aclararon dudas respecto a los datos anómalos y los registros de la bitácora.
1 La herramienta de manejo de datos es un producto del Proyecto de Colaboración de la DGCENICA y la Agencia de Cooperación Internacional del Japón (JICA por sus siglas en inglés).
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El papel que el analista desempeña en esta etapa de verificación de datos es muy importante ya que debe ser capaz de identificar, a través de los datos y las bitácoras, errores o anomalías, por ejemplo, fallas de instrumento, las cuales son muy frecuentes.
Como resultado de esta etapa y de la revisión de la bitácora, se detectó que en el mes de enero se carecía de la calibración de los instrumentos de la Unidad Móvil. La cual se llevó a cabo hasta el día 30 del mes. Además se observaron frecuentes cortes de energía. Por ello se tomó la decisión de descartar todos los datos de enero.
3) Validación de Datos
Una vez limpios y verificados los datos, éstos se validaron mediante la aplicación del criterio de compleción. Esto es, se estableció un porcentaje mínimo de datos verificados contra el total de datos para poder calificar de válida una hora, un día o una campaña. Una vez teniendo la certeza de la compleción de datos, se analizó la base de datos para generar los indicadores.
De esta forma, para este estudio se estableció como criterio de compleción un valor mínimo de 75% para promedios horarios, promedios diarios, y promedios móviles.
En esta etapa es importante mencionar que no se observaron problemas de compleción de datos, ya que ésta se mantuvo cercana al 100% para el periodo de análisis, que finalmente fue del 1º de febrero al 12 de marzo, periodo en que los instrumentos ya estaban calibrados.
Evaluación de la Calidad del Aire y Generación de Indicadores
La evaluación de la calidad del aire se realiza a través de la generación de indicadores, partiendo de una base de datos validada. Existen diversos tipos de indicadores: de comportamiento, de impacto en la salud y de tendencia.
Los indicadores de comportamiento incluyen algunos de los resultados de la estadística descriptiva básica (máximos, promedio, mediana, percentiles, entre otros).
Los indicadores de impacto en la salud son aquellos que se relacionan con los límites máximos permisibles que establecen las Normas Oficiales Mexicanas de calidad del aire.
Los indicadores de tendencia, por lo general se usan agrupando las concentraciones en rangos, y se aplican por lo general en bases de datos continuas. Éstos son útiles para estaciones fijas, ya que permiten valorar los cambios a lo largo del tiempo.
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Los gráficos comúnmente usados para visualizar y entender los resultados de los análisis de calidad del aire incluyen: series de tiempo, de tendencia, diurnos, diagramas de caja, rosas de viento, entre otros.
Para el caso del análisis de datos de la zona monitoreada, fueron usados los indicadores de comportamiento y de impacto a la salud. También se muestran distintos gráficos de tendencias, diurnos, y de caja; así como una comparación de los resultados de ésta campaña con aquellos obtenidos en el estudio que realizó el INE- DGCENICA en el año 2008.
Resultados
Análisis estadístico de contaminantes
A continuación se describen los resultados para los contaminantes medidos por la Unidad Móvil. Estos parámetros son: Ozono, Monóxido de Carbono, Bióxido de Azufre, Bióxido de Nitrógeno y Partículas menores o iguales a 2.5 micrómetros
El cuadro 2 presenta el resumen estadístico de los resultados de los contaminantes.
Como ya se mencionó, el periodo para el análisis de datos se estableció del 1º de febrero al 12 de marzo, dejando fuera el mes de enero, debido a la falta de calibración de los instrumentos de medición. Asimismo, durante el manejo de datos se observó que en los meses de febrero y marzo hubo fallas de energía de corta duración y que los analizadores de CO y de O3 registraron algunos valores negativos (ver cuadro 1);
en ambos casos los datos fueron validados e incluidos en el análisis.
Cuadro 2 Resumen Estadístico de contaminantes en la zona monitoreada O3
[ppb]
CO [ppm]
NO [ppb]
NO2 [ppb]
NOX [ppb]
SO2 [ppb]
PM2.5 [g/m3]
Mínimo 0.0 0.0 0.7 1.6 1.6 0.0 18
Percentil 25 0.0 0.0 1.6 6.9 8.1 1.0 29.2
Percentil 50 (mediana) 9.1 0.2 2.8 11.3 15.0 1.5 35.2
Percentil 75 33.8 0.4 10.9 18.3 29.7 2.5 42.6
Percentil 98 55.5 1.7 77.9 31.8 103.2 6.2 68.0
Máximo 68.2 2.7 159.5 53.0 186.7 11.4 111.5
Promedio 17.1 0.3 11.3 13.2 23.5 2.0 37.4
Desviación Estándar 14.8 0.2 8.2 5.4 11.2 0.7 7.6
Número de datos horarios 968 969 969 969 969 969 941
Compleción de Datos 99.8% 100% 100% 100% 100% 100% 97.1%
De los resultados mostrados en el cuadro 2, es notable señalar que el número de datos colectados, así como la compleción fueron elevados, mayores al 75%
establecido en la metodología. Por ello, la mayoría de los datos colectados fueron empleados para el análisis.
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Asimismo, en el cuadro se observa que la compleción de datos de PM2.5 es ligeramente menor al resto. Esto se debe a que durante la verificación de datos se observó que en 27 hrs (entre el 23 y 24 de febrero) se registró un mismo valor (33
g/m3), lo cual puede ser atribuible a una falla del instrumento, por lo que los datos fueron invalidados y no se incluyeron en el análisis.
Del análisis estadístico realizado se observó una diferencia significativa para las medidas de tendencia central, promedio y mediana (percentil 50), en NO, NOx, Ozono y Radiación Solar. Por lo que a fin de representar de forma adecuada la distribución de los contaminantes y parámetros meteorológicos, se decidió emplear el percentil 50 en los gráficos de caja que se presentan en cada una de las secciones por contaminante.
El análisis estadístico se apoya con gráficos para tener un mejor entendimiento del comportamiento de los contaminantes, así como con los registros de las bitácoras. En este sentido, la bitácora registró que en los días 4 y 5 de febrero hubo un evento extraordinario de quema en los campos cultivo de caña, el cual ocasionó (como se verá más adelante) que muchos de los contaminantes registraran concentraciones elevadas durante esos dos días; también, se reportó que el día 16 de febrero la actividad vehicular se redujo sustancialmente, por un paro de actividades de los camiones de autotransporte, sin embargo, los niveles de contaminación de la mayoría de los contaminantes no observaron cambios significativos en sus concentraciones.
Gráficos de comportamiento de contaminantes
Ozono, O
3Este contaminante es de tipo secundario y se produce por la reacción entre los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos en presencia de luz solar. En razón de esto, el perfil que presenta este contaminante es típico, los valores mínimos se dan temprano en la mañana y por la noche, y los máximos durante el día. Esta situación puede ser confirmada en la figura 1, en donde se observa el perfil horario diurno para toda la campaña de medición. Este gráfico resulta de promediar los valores de cada hora de todos los días de la campaña, es decir, el valor de la hora 1 corresponde al promedio de todos los valores de las horas 1 de la campaña. En esta figura se observa claramente que los valores mínimos ocurren entre las 21 y las 8 hrs, y los máximos de a las 13 hrs.
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Figura 1. Perfil Diurno de O3 – Febrero-Marzo
El diagrama de caja de la figura 2 muestra el valor máximo horario de toda la campaña de monitoreo, el cual fue de 68.2 ppb. Este valor no rebasa la norma horaria de calidad del aire, la cual establece como límite un valor de 110 ppb en promedio horario.
Nótese que el valor mínimo coincide con el del percentil 25, y que el 50% de los datos no superan los 10 ppb. A partir de ese valor la dispersión de los datos aumenta, observándose concentraciones entre 10 y 68.2 ppb para el 50% de las mediciones restantes.
Figura 2 Diagrama de caja para ozono
La figura 3 muestra los máximos horarios diarios y el valor de la norma para ozono.
Con relación a la norma de calidad del aire (NOM-020-SSA1-1993: “Un sitio cumplirá
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con la norma cuando cada uno de los valores horarios sea menor o igual a 0.110 ppm.”), no se presentó ninguna excedencia al valor límite.
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0
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concentración (ppb)
Max. Diario Norma
Figura 3 Máximos horarios para Ozono
En la figura 4 se observa que, durante la campaña, las concentraciones de ozono presentan una tendencia decreciente hacia el fin de semana, en particular el viernes es cuando se registraron las menores concentraciones en promedio.
Figura 4 Comportamiento promedio de Ozono por día de la semana
Monóxido de Carbono, CO
El monóxido de carbono es un contaminante de tipo primario, es decir, que se genera como subproducto de una combustión incompleta, la cual es representativa de la flota vehicular. La figura 5 presenta el perfil diurno de monóxido de carbono. Las máximas concentraciones promedio horario se presentan muy temprano por la mañana, o por la
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noche, observándose dos picos: el primero a las 8hrs y el segundo a las 23 hrs. Otro aspecto a resaltar es que el mínimo ocurre entre 13 y las 19 hrs.
Figura 5 Perfil Diurno de CO Febrero-Marzo
La figura 6 muestra el diagrama de caja para el monóxido de carbono, en este diagrama se observa nuevamente que el mínimo y el percentil 25 coinciden, que el 75% de los datos son menores a 0.5 ppm, y que el máximo horario registrado tuvo un valor de 2.7 ppm.
Figura 6 Diagrama de caja para CO
La figura 7 muestra los promedios móviles de ocho horas y los máximos horarios registrados durante febrero y marzo para el CO. Los valores máximos se registraron los días 4 y 7 de febrero, con valores muy similares (0.70 y 0.68 ppm, respectivamente). Con relación a la norma de calidad, NOM-021-SSA1-1993, que
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establece que “no se debe rebasar el valor permisible de 11 ppm en promedio móvil de ocho horas una vez al año”, se observa que no se excedió dicho valor en ninguno de los días de medición.
0 2 4 6 8 10 12
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concentración (ppm)
Max. Horario Max. Prom. Movil 8 hrs. Norma
Figura 7. Máximo de los promedios móviles y máximos horarios para CO
La figura 8 muestra que, durante esta campaña, hubo una variación en la tendencia de los promedios de concentración para cada día de la semana, de tal forma que la concentración promedio es menor los martes, viernes y sábado, y la mayor ocurre los días domingos y jueves.
0.15 0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 0.27 0.29 0.31 0.33 0.35
Dom Lun Mar Mie Jue Vie Sab
día
concentración (ppm)
Figura 8 Comportamiento promedio de CO por día de la semana
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Bióxido de Nitrógeno y Óxido Nítrico, NO
2y NO
El óxido nítrico al igual el monóxido de carbono, es emitido directamente como subproducto de una combustión incompleta, generalmente atribuida a los vehículos en circulación. Una vez emitido y al entrar en contacto con el oxígeno presente en el aire, una parte se transforma en NO2 y otra participa en las reacciones fotoquímicas que se llevan a cabo para la generación de ozono.
Los resultados obtenidos respecto al perfil diurno de estos contaminantes se pueden observar en la figura 9. Así, al igual que para el CO, se observa una tendencia promedio en donde los valores máximos de NO y NOX ocurren por la mañana. Para el NO2, el perfil es diferente ya que las concentraciones vespertinas son superiores a las matutinas, posiblemente debido a las reacciones fotoquímicas que se presentan durante el día.
Figura 9 Perfil Diurno de NO, NO2 y NOx
El diagrama de caja de la figura 10 muestra que para el NO el valor mínimo y el percentil 25 coinciden; y el valor de ambos es cercano al del percentil 50. También se observa que el 75% de los valores de NO fueron inferiores a 10 ppb. Para el caso del NO2 y los NOX se observa que el 50% de ellos no rebasa los 20 ppb. A partir del percentil 75, se observa mayor dispersión de los datos para todos los óxidos de nitrógeno.
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Figura 10 Diagrama de caja para NO, NO2 y NOX
Los máximos horarios para el bióxido de nitrógeno, se pueden ver en la figura 11. Es importante señalar que solamente se presentan este contaminante, ya que de los tres compuestos es el único que se encuentra normado para la protección de la salud (NOM-023-SSA1-1993, que establece: “no debe rebasar el límite máximo normado de 0.21 ppm en una hora una vez al año”), al observar la figura referida, se muestra que no se rebasó el valor de la norma, en ninguno de los días de medición.
0 50 100 150 200 250
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Día de medición
concentración (ppb)
Max. Horario Norma
Figura11 Máximos horarios para NO2
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En la figura 12 se observa que, durante la campaña, la tendencia de todos los óxidos de nitrógeno es a disminuir sus concentraciones hacia el fin de semana, los días sábado y domingo, en contraste, los niveles máximos se presentaron a mitad de semana, con una ligera tendencia a ser mayores el día jueves.
Figura 12 Comportamiento promedio de NO, NO2 y NOx por día de la semana
Bióxido de Azufre, SO
2El bióxido de azufre se genera tanto de fuentes naturales, como de la combustión de compuestos ricos en azufre.
La figura 13 muestra los resultados del perfil diurno de SO2, y aunque los valores son muy bajos, se observa que el contaminante presenta dos picos, el primero alrededor de las 8 de la mañana y el segundo alrededor de las 23 hrs. Este patrón pudiera estar asociado con el transporte de carga y pasajeros que circulan por la zona.
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Figura 13 Perfil Diurno de SO2
La figura 14 muestra el diagrama de caja de los promedios horarios de SO2, en ella se observa que el 75% de los datos tuvo valores menores a 3 ppb, y a partir de ahí, el 23% porciento restante de la mediciones se encontró entre 2.7 y 6.2 ppb, y sólo un 2%
entre 6.2 y 11.4 ppb.
Figura 14 Diagrama de caja para SO2
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En la figura 15 se muestran los promedios diarios y máximos horarios para SO2 para todos los días de medición, estos valores son muy bajos en comparación al valor limite de la norma de calidad del aire (NOM-022-SSA1-1993, que establece: “no debe rebasar el límite máximo normado de 0.13 ppm en 24 horas una vez al año…”), y a fin de permitir ver los días que tuvieron los mayores valores promedio diario y los máximos horarios, se omitió resaltar el valor de la norma, pero resulta obvio que éste valor no se rebasó ningún día, ya que el máximo valor de los promedios diarios fue de 3.9 ppb, el cual ocurrió el día 13 de febrero. Asimismo, es relevante comentar que este contaminante presentó un valor máximo horario de 11.4 ppb, mismo que se registró el día 10 de febrero, también el día 5 de febrero se registró el segundo máximo horario, con un valor de 10.8 ppb, y el resto de las mediciones no superaron los 10 ppb.
Fig. 15 Promedios diarios y máximos horarios para SO2
En la figura 16 se observa que, durante la campaña, las concentraciones promedio de SO2 fueron mayores jueves y viernes, y los niveles menores se presentaron en domingo y lunes.
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Figura 16 Comportamiento promedio de SO2 por día de la semana
Partículas suspendidas menores o iguales a 2.5 micras, PM2.5
El nombre de partículas suspendidas se refiere a una diversidad de sustancias que existen en forma de material sólido o líquido finamente particulado con un amplio intervalo de tamaño (0.005 μm a 100 μm), suspendido en el aire. Las partículas son generadas por una gran variedad de fuentes antropogénicas y naturales. Pueden ser emitidas directamente a la atmósfera (partículas primarias) o formarse por la transformación de emisiones gaseosas (partículas secundarias) como los óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles.
La figura 17 muestra el perfil diurno de las partículas PM2.5, en la misma se observa que las concentraciones más elevadas se presentan a las 10 hrs y las menores a las 19 hrs.
Figura 17 Perfil Diurno de PM2.5
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La figura 18 muestra que 75% de los datos se encuentra entre 18 y 43 g/m3, y a partir del percentil 75, la dispersión de los datos es mayor ya que el 25% de los datos se encuentran entre 43 y 111 g/m3, siendo este último valor el máximo de los promedios horarios para PM2.5.
Figura 18 Diagrama de caja para PM2.5
Por otra parte, la figura 19 muestra los promedios diarios (24 hrs) y los máximos horarios de PM2.5 para todo el período que fue analizado. En relación a la norma de calidad del aire (NOM-025-SSA1-1993 que señala que: “la concentración máxima permitida para las Partículas menores a 2.5 micrómetros PM2.5 será de 65 μg/m3 promedio de 24 horas…”), la línea morada muestra los promedios de 24 hrs. obtenidos en la campaña de medición, y se observa que los más elevados se registraron los días 4, 5 y 6 de febrero, en orden de importancia, dichos valores se encuentran alrededor de los 50 g/m3, valor que no rebasa la norma de calidad del aire, pero que es cercano. Es importante comentar también, que se detectó una falla de instrumento, la cual afectó 12 hrs. del día 23 de febrero y 15 hrs. del día 24 de febrero, por lo que los valores erróneos se descartaron del presente análisis y no se pudieron obtener los promedios diarios, por no contar con 75% de las horas de medición para estos dos días.
Asimismo, en la figura se puede ver que las mayores concentraciones promedio horarias se registraron los días 4 y 5 de febrero, las cuales superaron los 100 g/m3, además de estos dos días, varios días más registraron concentraciones horarias por encima de los valores normados.
En general, tanto en los promedios diarios como en los máximos horarios, se observa una disminución de las concentraciones en el mes de marzo.
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0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0
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día de medición
concentración (ppb)
Prom. Diario Max diario
Fig. 19 Promedios diarios y máximos horarios para PM2.5
En la figura 20 se observa que, durante la campaña, el comportamiento por día de la semana, presenta valores menores los día lunes, y mayores los días viernes.
Figura 20 Comportamiento promedio de PM2.5 por día de la semana, PM2.5
Calidad del Aire en Culiacán, Sin. 2009
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Comparación de resultados contra normas
Los resultados del presente estudio de calidad del aire de la Ciudad de Culiacán, con relación a las normas de calidad del aire para cada contaminante, se muestran en el Cuadro 3.
En este cuadro se pueden ver los resultados obtenidos en la campaña realizada en Marzo de 2008. El valor empleado en la comparación contra las Normas Oficiales Mexicanas fue el máximo de cada campaña.
Cuadro 3. Resultados del máximo de Gases y Partículas Parámetro Unidades Valor Máximo con
relación a la NOM
Porcentaje del valor límite de la Norma
2008* 2009 2008* 2009
Ozono [ppb] 91ª 68.2ª 83% 62%
Monóxido de Carbono [ppm] 2.3 b 1.3b 21% 12%
Bióxido de Nitrógeno [ppb] 50ª 53ª 24% 25%
Bióxido de Azufre [ppb] 4.4c 3.9c 3% 3%
PM2.5 [g/m3] 49 c 50c 75% 77%
a promedio horario .b promedio móvil 8 hrs. c promedio de 24 hrs.
* Estudio de Calidad del Aire en Culiacán Sinaloa, INE-DGCENICA, 2008
En el cuadro 3 se observa que en ninguna de las campañas de medición se rebasaron las Normas. Sin embargo, es notorio que los mismos contaminantes, Ozono y PM2.5, fueron los que registraron mayor concentración en ambas.
Meteorología
Los resultados que aquí se presentan incluyen: Precipitación Pluvial, Presión Barométrica, Humedad Relativa, Temperatura, Radiación Solar, Velocidad y Dirección del Viento. El Cuadro 4 presenta el resumen estadístico del análisis de estos parámetros.
Cuadro 4 Resumen Estadístico de parámetros meteorológicos en Culiacán BP
(mm de Hg)
HR (%)
TMP (°C)
RAD SOL (W/m2)
WS (m/s)
Mínimo 754 8 9.8 6.2 1.7
Percentil 25 756.9 43.6 17.6 6.3 1.9
Percentil 50 (mediana) 757.9 62.7 21.2 10 2
Percentil 75 758.8 75.6 25.9 725.4 2.45
Percentil 98 760.6 91.27 30.6 825 2.9
Máximo 761.9 95.6 32.9 825 3.1
Promedio 757.8 59.6 21.5 280.8 2.2
Desviación Estándar 1.0 16.2 3.9 340.3 0.3
Numero de datos horarios 969 969 969 969 969
Compleción de Datos 100% 100% 100% 100% 100%
Calidad del Aire en Culiacán, Sin. 2009
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En el cuadro 4 se observa que la presión barométrica oscilo entre 754 y 761.9 mm de Hg. La humedad relativa tuvo su máximo en 95.6% y su mínimo en 8%. El menor registro de temperatura fue de 9.8 °C y la mayor de 32.9 °C. La radiación solar varió entre 6.2 y 825 W/m2 a durante el día. El máximo de viento registrado fue de 3.1 m/s, con un mínimo de 1.7 m/s.
Es importante señalar que en el cuadro 4 se omitieron las columnas de precipitación pluvial y dirección del viento. En el caso de la precipitación, fue debido a que únicamente hubo un evento de lluvia ocurrido el día 12 de febrero a las 9 am, y para la dirección de viento por tratarse de un vector. Las siguientes figuras muestran los resultados de algunos de los parámetros meteorológicos medidos.
En la figura 21 se presenta un gráfico de los máximos y mínimos horarios, así como los promedios diarios de temperatura registrados en la campaña de medición. En la gráfica se puede ver que el mes de febrero presentó más variaciones, registrando los máximos de y mínimos temperatura. En este sentido, el día 23 de febrero fue el día más caluroso, y el día con más frío fue el 10 de febrero.
0 5 10 15 20 25 30 35
01/02/2009 03/02/2009
05/02/2009 07/02/2009
09/02/2009 11/02/2009
13/02/2009 15/02/2009
17/02/2009 19/02/2009
21/02/2009 23/02/2009
25/02/2009 27/02/2009
01/03/2009 03/03/2009
05/03/2009 07/03/2009
09/03/2009 11/03/2009
13/03/2009 día de medición
temperatura (°C)
Min Prom Max
Figura 21 Promedios diarios de Temperatura, y máximos y mínimos horarios
En la figura 22, donde se muestra el perfil de radiación solar, se observa que la radiación solar más intensa se presentó en el horario de las 10 a las 15 hrs., teniéndose en promedio 5 horas del día con intensa radiación solar.
Calidad del Aire en Culiacán, Sin. 2009
21
0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 hora
radiación solar (W/m2)
Figura 22 Perfil de Radiación Solar
En la figura 23, la rosa de vientos muestra que la dirección del viento dominante fue la componente Oeste-Suroeste (OSO) durante el 22% del tiempo de campaña, luego la Oeste (O) 18%, posteriormente la Suroeste (SO) con 15 % de las mediciones. El 45%
de las mediciones restantes estuvieron integrados por el resto de las 13 direcciones en que se clasifica el viento, con muy poca presencia de la componente norte. En cuanto a la velocidad del viento, es de resaltar, que ninguna de las mediciones de la campaña presentaron viento en calma. Además, se observó que la velocidad del viento se mantuvo entre 1.5-3.0 m/s, y únicamente en algunas ocasiones se superaron los 3 m/s.
Figura 23 Rosa de Viento durante la campaña de medición
Calidad del Aire en Culiacán, Sin. 2009
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Conclusiones y Recomendaciones
Debido a la falta de calibración de los instrumentos al inicio de la campaña, aunado al bajo porcentaje de datos colectados, no se consideraron en el análisis un total de 340 promedios horarios, lo que equivale aproximadamente al 30% del periodo original de mediciones de la campaña. Por ello se recomienda implementar un sistema de gestión de calidad para evitar que una campaña de monitoreo de calidad del aire sufra pérdidas importantes de datos debido a la falta de calibración. Del mismo modo, es importante asegurar los recursos necesarios para el desarrollo de la campaña, esto incluye garantizar el suministro de energía y un programa de visitas de inspección a la Unidad Móvil, con la finalidad de resolver oportunamente cualquier anomalía que pueda presentarse.
Los resultados muestran que los contaminantes con mayor concentración durante la campaña fueron PM2.5 y Ozono. Este resultado confirma las mediciones que realizó el INE en marzo de 2008.
Estos contaminantes, en particular el ozono, se atribuyen generalmente a la actividad vehicular, por lo que se sugiere llevar a cabo mediciones de la calidad del aire de mayor duración y realizar un estudio enfocado a determinar el desempeño ambiental de la flota vehicular, para así confirmar esta hipótesis.
Con base en los resultados de los estudios realizados, tomando en cuenta que la población de la Ciudad rebasa los 600,0002 habitantes, que el parque vehicular es cercano a las 300,000 unidades, y conforme lo que establece la PROY-NOM-156- SEMARNAT-2008, es altamente recomendable establecer un programa permanente de vigilancia de la calidad del aire, que permita conocer los niveles de contaminación que ocurren a lo largo del año.
2 Conteo de Población y Vivienda, INEGI 2005.
