Evaluación de la calidad del aire de Bogotá con base en la información de la red de monitoreo de la ciudad

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(1)EVA LUACIÓN DE LA CA LIDAD DEL AIRE DE BOGOTÁ CON BA SE EN LA INFORMACIÓN DE LA RED DE MONITOREO DE LA CIUDA D. MAURICIO GA ITÁ N. UNIV ERSIDAD DE LOS ANDES FA CULTA D DE ING ENIERÍA DEPARTA MENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ , D.C. 2007.

(2) EVA LUACIÓN DE LA CA LIDAD DEL AIRE DE BOGOTÁ CON BA SE EN LA INFORMACIÓN DE LA RED DE MONITOREO DE LA CIUDA D. MAURICIO GA ITÁ N Pr oyecto de gr ado pr esentado a la Univ ers idad de los Andes c omo r equisito parcial para obtener el tít ulo de ingeniero ambiental. ASESO R EDUA RDO BEHRENTZ VA LENCIA. UNIV ERSIDAD DE LOS ANDES FA CULTA D DE ING ENIERÍA DEPARTA MENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL BOGOTÁ , D.C. 2007.

(3) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. TABLA DE CONTENIDO. INTRODUCCIÓN Y ANTEC EDENTES ......................................................................1. 2. 1.1. CIUDAD DE MÉXICO ............................................................................................1. 1.2. BEIJING................................................................................................................3. 1.3. LONDRES.............................................................................................................4. 1.4. CALIFORNIA .........................................................................................................6. 1.5. SÍDNEY ................................................................................................................8. 1.6. BOGOTÁ . .............................................................................................................9. OBJ ETIVOS ..........................................................................................................13 2.1. OBJETIVO GENER AL..........................................................................................13. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. .................................................................................13. 3. JUSTIFICACIÓN...................................................................................................14. 4. METODOLOGÍA. ..................................................................................................15. 5. 4.1. ACTUALIZACIÓN DE LA BASE DE DATOS ...........................................................16. 4.2. DI AGNÓSTICO DE LA CALIDAD DEL AIRE DE BOGOTÁ........................................17. 4.3. ANÁLISIS TÉCNICO DE LA CONTAMINACIÓN POR MATERIAL PARTICULADO.......18. DIAGNÓSTICO DE LA CALIDAD DEL AIRE DE BOG OTÁ........................19 5.1. MON ÓXIDO DE CAR BONO ..................................................................................20. 5.2. DI ÓXIDO DE AZUFRE .........................................................................................21. 5.3. DI ÓXIDO DE NI TRÓGEN O...................................................................................23. i.

(4) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. 6. IAMB 2 007 10 03. 5.4. OZ ONO ..............................................................................................................25. 5.5. MATERIAL PARTICULADO ..................................................................................27. MATERIAL PARTICULADO. .............................................................................30 6.1. ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN POR PM10 EN LA LOCALIDAD DE PUEN TE. ARANDA........................................................................................................................33 6.1.1 TENDENCIAS DE LA CONTAMINACIÓN POR PM1 0 EN LA LOC ALIDAD DE PUENTE ARANDA. ....................................................................................................34 6.1.2 ANÁLISIS DESCRIPTIVO DE LA CONTAMINACIÓN POR PM10 EN LA LOCALIDAD DE PUENTE ARANDA.............................................................................39 6.2. CORRELACIÓN ENTRE LAS V ARIABLES METEOR OLÓGICOS Y LAS. CONCENTRACIONES A TMOSF ÉRICAS DE MATERIAL PAR TICULADO ...........................42 6.3. CORRECCIÓN DE LAS TENDENCIAS DE PM10 EN LA ESTACIÓN DE PU ENTE. ARANDA POR FACTORES METEOROLÓGICOS.............................................................47 7. CONCLUSIONES Y RECOM ENDACIONES...................................................49. 8. REFERENCIAS.....................................................................................................51. ii.

(5) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. LISTADO DE FIGURAS. Figur a 1.1 Ubic ac ión de las estaciones de la RMCAB. ..........................................11 Tabla 1.2 Es tac iones de monitor eo de la c alidad del air e en Bogotá. .................12 Figur a 4.1Diagrama es quemático de la metodología utilizada. ............................15 Ec uación 4.2 Calculo IPE. ...........................................................................................18 Figur a 5.1 IPE de la nor ma de ocho horas de CO en Bogotá basado en la media Octo- horar ia .......................................................................................................20 Figur a 5.2 Mapa de is oconc entración de CO en Bogotá año 2006......................21 Figur a 5.3 IPE de la norma anual de SO2 en Bogotá basado en la media diar ia. .........................................................................................................................................22 Figur a 5.4 Mapa de is oconc entración de SO2 en Bogotá año 2006....................23 Figur a 5.5 IPE de la norma anual de NO2 en Bogotá basado en la media diaria. .........................................................................................................................................24 Figur a 5.6 Mapa de is oconc entración de NO2 en Bogotá año 2006. ..................25 Figur a 5.7 IPE de la norma de oc ho hor as de O3 en Bogotá bas ado en la media Octo- horar ia...................................................................................................................26 Figur a 5.8 Mapa de is oconc entración de O3 en Bogotá año 2006. ......................27 Figur a 5.9 IPE de la norma anual de PM1 0 en Bogotá basado en la media diar ia. ..............................................................................................................................28 Figur a 5.10 Mapa de isoc oncentr ac ión de PM1 0 en Bogotá año 2006. ...............28 Figur a 5.11 Mapa de isoc oncentr ac ión de PM10 en Bogotá año 2006 Esc ala..29 Figur a 5.12 IPE de la nor ma de lar ga durac ió n para c ontaminantes cr iter io entr e 1997 y 2006. ..................................................................................................................30 Figur a 6.1 IPE de la norma anual de PM10 en Bogotá bas ado en la media diar ia por estac ión.........................................................................................................32 Figur a 6.3 Distr ibuc ió n del porc entaje días en los que s uper an div ers as conc entr aciones de PM1 0 en la estación de Puente Aranda. ................................34. iii.

(6) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Figur a 6.4 Media Móv il de la concentr ación de PM10 en la estac ió n de Puente Aranda ( Periodo = 365 días). ......................................................................................35 Figur a 6.5 Media Móv il de la concentr ación de PM10 en la estac ió n de Puente Aranda ( Periodo = 30 días), Nor ma 24h 150ug/m3, Nor ma Anual 70ug/m3. .....37 Figur a 6.6 IPE de la norma Anual y 24h de PM1 0 en la estación de puente Aranda c on bas e en los pr omedios diarios...............................................................38 Figur a 6.7 Histogr ama de las concentr aciones de PM10 en la estac ión de Puente Aranda año 2006.............................................................................................39 Figur a 6.8 Intervalos de c onfianz a de las c oncentr ac iones mensuales de PM10 en la estac ión de Puente Ar anda. ..............................................................................41 Figur a 6.9 Diagr ama de c ajas para las concentrac iones mensuales de PM1 0 en la es tac ión de Puente Aranda.....................................................................................41 Figur a 6.10 Gr áfic a c ompar ativa entre las c oncentraciones mensuales de PM10 y pr ecipitación en la estación de Puente Aranda. ..................................................44 Figur a 6.11 Gr áfic a c ompar ativa entre las c oncentraciones mensuales de PM10 y velocidad del viento en la estación de Puente Ar anda......................................44 Figur a 6.12 Diagrama de dis persión de PM10 y pr ecipit ación en la estación de Puente Aranda año 2006.............................................................................................45 Figur a 6.13 Diagrama de dis persión de PM10 y v eloc idad del viento en la estación de Puente Ar anda año 2006. ......................................................................46 Figur a 6.14 Serie de tiempo de la conc entrac ión de Material partic ulado en Puente Aranda corregida por la Veloc idad del viento............................................48. iv.

(7) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. RESUM EN. La ciudad de Bogotá c uenta con una moderna red de monitor eo de la calidad del aire ( RMCA B) oper ada de for ma ex itosa por la autor idad ambiental local. Esta r ed, a trav és de s us 15 estaciones, se encuentr a en c apac idad de generar registros confiables y en tiempo r eal de div ers as v ariables meteor ológicas (veloc id ad y direcc ión del viento, pr ecipitac ión, intensidad lumínic a) as í c omo de conc entraciones atmosfér icas de contaminantes criterio ( partíc ulas totales, fracción r es pir able del mater ial particulado, monóxido de c arbono, óx idos de nitrógeno, óxidos de azufre, y oz ono). El tr abajo discutido en este documento consistió en un riguros o análisis de los registros contenidos en la RMCA B hac iendo uso de herramientas es tadís tic as formales. Dur ante la primera etapa del trabajo ( Canc ino, 2006) s e constr uyó una base de datos que fue or ganizada y es tructur ada para fac ilitar la validac ión y el análisis estadístic o de la información registr ada en la RMCAB. Dicha base de datos contiene los datos c orr espondientes al per íodo compr endid o entre Septiembre de 1997 ( inic io de la operac ió n de la r ed) y Nov iembr e de 2006. Durante la segunda etapa del tr abajo se ev aluó de forma c uantitativa (y controlando por factores meteor ológicos) el estado de la calidad del aire de la ciudad cons ider ando la reglamentación ambiental vigente. Adicionalmente, se identificaron tendencias en el tiempo para los dis tintos contaminantes y s e analiz ar on las posibles caus as del problema actual de c ontaminac ión.. v.

(8) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. INTRODUCCIÓN Y ANTEC EDENTES Los problemas r elacionados con el deterior o de la c alidad del aire han c obrado gran impor tanc ia par a la comunidad y los entes gubernamentales alr ededor del mundo. La estr ec ha relación que ex iste entre salud públic a y calidad del aire ( POPE, 1991) ha evidenc iado la nec esidad de desarrollar herr amientas analíticas que per mitan implementar polític as de control encaminadas al mejor amiento de la calidad del aire en los centros ur banos. La preoc upac ión generalizada en torno a los problemas de c ontaminac ión atmosférica y el reto de c ontrolar el impacto de dicha contaminac ión, ha sido asumido por difer entes entidades del gobierno de la ciudad de Bogotá, que encuentran en las res puestas de su red de calidad el air e una exc elente fuente e información técnica. A continuación se pres enta un resumen de las c arac ter ístic as principales de algunas de las más importantes redes de monitoreo de c alidad del air e alr ededor del mundo. 1.1. Ciudad De México. La zona metropolitana del valle de México (ZMVM) s e encuentr a localizada al sur oriente de Méx ico. Su terr it or io se expande s obre una s uperfic ie de 4.560 m2 en donde r eside una poblac ión estimada de 18’850.000 habitantes ( INEGI, 2000). En s u interior s e haya el Distrito Federal de la Ciudad de México, capit al de Los Estados Unidos Mex ic anos y pr incipal centro ec onómic o e industr ial del país. Este distrito está c atalogado como el s egundo centro ur bano más. Página 1 de 54.

(9) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. grande del mundo ( UN, 2005). La flota vehicular de la c iudad supera los 3’750.000 v ehículos ( SCT, 2004) y s u acelerado crecimiento industrial hacen de la ZMVM una gr an fuente de contaminación. Esto sumado a su ubicac ión, 19°15 latitud Norte y 2.240 msnm, hac en de esta región una z ona de alta radiación s olar pr opic ia para la formac ión de c ontaminantes fotoquímicos, entr e otr os. La pres encia de v ientos asc endentes de c irc ulac ión cerr ada, la topograf ía conformada por un s istema montañoso que r odea a la r egión, al igual que los sistemas meteorológic os de baja presión hac en de la ZMVM una r egión c on una alta tendencia a la estabilidad atmosféric a, en donde diar iamente s e confinan las masas de air e generando intensos epis odios de contaminac ión (SIMAT, 2001). La ZMV M c uenta actualmente c on 47 estaciones de monitor eo de calidad del air e oper adas por el Sistema de Monitoreo Atmosfér ico de Ciudad de Méxic o (SIMAT), implementado en el año 2000 como parte de una es trategia integral para el mejoramiento de los s istemas de contr ol y pr ev enc ión de la contaminac ión atmosféric a. El SIMA T integra de maner a global la Red Automática de Monit or eo Atmosféric o ( RA MA), la Red meteor ológica ( REDMET), la Red Manual de Monitoreo A tmosféric o ( REDMA) y la Red de Depósito Atmosférico ( REDDA) . Por medio del SIMA T no s ólo se puede acceder a infor mac ión detallada sobre la c alidad del aire desde 1986; sino que además es pos ible establec er de manera prec isa y opor tuna los r angos de contaminac ión que afectan sus áreas de influenc ia por medio de herramientas como el Índic e Metr opolitano de la Calidad del A ire (IMECA). Página 2 de 54.

(10) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Los principales pr oblemas de contaminación que afectan a ZMVM s on las altas concentraciones de PM1 0 y O3 que normalmente s obrepasan la nor ma oficial mexic ana ( NOM-02X- SSA 1-1993). Según los estudios realiz ados por la Dirección de Inv estigación y Pos gr ado del Campus Monterr ey ( Mejía, 2003), el 80% de los días sobr epas an la nor ma de 24 hor as par a oz ono y el 40% de los días s obr epasan la norma de 24 horas para PM1 0. 1.2. Beijing.. Beijing es la capital de la República Popular China. Su poblac ión supera los 14’230.000 habitantes, lo que la ubica c omo la s egunda ciudad más grande del país y uno de los c entros ur banos más gr andes del mundo según el últ imo cens o elaborado por el China's National Bureau of Statistics ( CNBS, 2005). Beijing s e encuentr a s obr e una región montaños a al noror iente de China, y debido a su ubicac ión (39°55 N y 116°23 O) está continuamente influenciada por los c ambios relac ionados con las estaciones . Las condiciones de estabili dad atmosféric a que s e pr esentan c on frecuencia en ciertos periodos del año, acompañados del rápido cr ec imiento del sector indus trial y de s u flota vehic ular, gener an per iódicamente intensos epis odios de c ontaminación durante los cuales la población de Beijing está ex puesta a altas conc entr aciones de PM10, SOx y NOx (XIAO- CHUA N, 2004). Otro factor que afecta c ons tantemente la calidad del air e en Beijing es el paso de tor mentas de arena proveniente del desierto de Mongolia, las c uales c ambian cons ider ablemente las condic io nes de la c alidad del aire de la ciudad, fenómeno que s e v e r eflejado en un incremento signific ativo de las. Página 3 de 54.

(11) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. conc entr aciones de PM1 0 y PM2 .5 entr e los mes es de marz o y mayo de c ada año ( Jhinghua Guo, 2003) . Beijing c uenta actualmente c on 28 estaciones automáticas de monitoreo de la calidad del air e, ubicadas es tratégicamente s obr e un ár ea de 1040 Km2. Las estaciones, al igual que otros 150 puntos de muestr eo pas ivo, confor man la Red de monitor eo ambiental de Beijing (Y u Tong, 2002). Desde 1983 la Ofic ina de pr otección A mbiental de Beijing ( BEPB) ha estado a car go de la oper ación y mantenimiento de la r ed. En 1999 c omo parte de un plan de mejor amiento de los sistemas de informac ión ambiental, la BEPB des arrolló el Air Pollution Index de Beijing (A PI) , mecanis mo mediante el c ual se le infor ma diariamente a la comunidad el estado de la c alidad del air e de la ciudad según los estándares de c alidad es tablecidos por la Administr ación Estatal del la Pr otección A mbiental ( SEPA) para las pr incipales c iudades de la Repúblic a popular China ( JIMING HAO, 2001) . 1.3. Londres .. Según el último reporte de la Oficina de Estadístic a Nac ional ( ONS) del Reino Unido, Londres es la s egunda ciudad más gr ande de Europa c on una poblac ión aprox imada de 7’180.000 habitantes. Su superficie es de 1,580 Km2 y se localiza a 20 ms nm a orillas del rio Támesis. Londres s e c arac ter iza por tener un clima variable c on frec uentes pr ec ipit ac io nes de baja intens id ad y temperatur as medias que var ían entre los 2,5°C y los 13°C, dependiendo de las es tac iones que deter minan las difer entes épocas del año ( UKCIP, 2002).. Página 4 de 54.

(12) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Londres ha sido cons ider ada, desde hace varias déc adas, como una de las ciudades que pr es enta mayor es problemas de c ontaminación atmosféric a (GLA, 2001) . Los agudos episodios de contaminación evidenc iados en la década de los 50, al igual que el continuo crecimiento del sector industr ial y de la flota vehicular, impulsaron en 1992 al gobier no británico a des arrollar nuev as herr amientas de c ontrol que per mitier on diagnos tic ar la calidad del aire al interior de la ciudad, de ac uerdo a los parámetr os establecidos por el Departamento para el Medio Ambiente, Alimentos y As untos Rur ales ( DEFRA) . Estudios realiz ados ( W.fuller, 2006; Gr een, 2006) mues tran cómo la polución de Londr es dis minuyó a finales del siglo XX, grac ias al control de las emis iones que fue implementado para el s ector industrial y vehicular. Sin embargo, los niveles de c ontaminac ión de PM10, NOx, O3 siguen siendo una preoc upación para las autoridades ambientales. Durante el 2006 los promedios diar ios de NO2 s obr epasar on en el 40% de los días la nor ma de calidad de aire, en este mismo año las concentr aciones de PM10 en algunos sectores de la c iudad sobr epas aron la nor ma 230 días s iendo 35 el límite establecido por la ley.. En 1993 se cr eó la Red de Monitor eo A mbiental de Londres ( LAQN) por medio de la cual se integrar on las antiguas es tac iones de monitor eo a una moder na red automátic a ( LAQN, 2004). La LAQN cuenta con sis temas de monitor eo de contaminantes criterio y v ariables meteorológicas en 30 de las áreas subur banas más importantes de la c iudad. La informac ión rec opilada por la red se c omplementa diar iamente con datos s uministr ados por estaciones. Página 5 de 54.

(13) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. independientes operadas por el DEFRA y la Red Automática Rur al y Urbana (A URN) (Gr een, 2006).. La Red de Monitoreo Ambiental de Londr es c uenta, en la ac tuali dad, con un novedos o s istema de infor mación pers onal denominado AIRtext, mediante el cual se infor ma a la comunidad, por medio de correo electr ónic o o mensajes de texto, ac erca de los episodios de contaminac ión. Este s istema de infor mac ión per mite una r espuesta en tiempo r eal para evitar exposic iones a contaminantes que sean peligros os par a la población. 1.4. California. California está ubic ada s obre la costa occ idental de los Estados Unidos, entre los 32°N y 42°N. Su población que supera los 33’870.000 habitantes hacen de éste el estado c on mayor población de los Es tados Unidos ( CSDC, 2000) . El área total del territorio es de 411.013 Km2 y su topograf ía s e v e delimitada por 2,157 Km de costa y un sistema montaños o que lo atr avies a de extr emo a extr emo (Kauff man, 2006) . La temper atura pr omedio de California oscila entre los 7°C en invierno y 27°C en v erano, aunque es importante r esaltar las variac io nes climátic as entre las r egiones del nor te y del sur de dicho estado ( DWR, 2006). California c uenta c on grandes centr os urbanos c omo San Diego, San Franc isco y Los Ángeles en donde se concentra la may or parte de la población y en los cuales s e pres entan los pr inc ipales foc os de contaminac ión. Según la Asociac ión Americana del Pulmón, Los Angeles es una de las ciudades c on la. Página 6 de 54.

(14) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. peor calidad del air e del país (ALA , 2007). A pes ar de los grandes esfuerz os gubernamentales por mejorar la calidad de los c ombus tibles y dis minuir las emis iones de industr ias y vehículos, en Los A ngeles aún s e r egis tran cons tantemente rangos de c oncentr ac ión de mater ial partic ulado y ozono que sobr epas an los es tándar es de c alidad de aire (ARB, 2006; SCAQMD, 2007) . Entr e los factores que tienen mayor repercus ión en los problemas de contaminac ión atmosféric a en California se destacan los altos índices de flujo vehic ular, ya que esta ciudad cuenta c on un flota vehicular super ior a los 23.4 millones de vehíc ulos, constituy éndose de esta forma en el estado c on mayor número de vehículos por habitante (ARB, 2007), lo c ual sumado al crecimiento acelerado del s ector industr ial, los altos niveles de radiación s olar durante los meses de v erano que propician la for mac ión de contaminantes fotoquímicos, y algunos fac tor es meteor ológicos c omo los sis temas de baja pr esión y las corrientes de air e que gener an condiciones de estabilidad atmosféric a, hacen más intens os los episodios de c ontaminación. Según el último reporte gener ado por la Comité de r ec ursos del A ire (ARB) en el Plan Estatal y Local Par a la Red de Monitoreo de la c alidad del Aire (2007), California c uenta actualmente c on más de 250 es tac iones automáticas ubic adas estratégic amente sobr e toda el ár ea de influencia. La red de monitor eo se encuentr a or ganizada en 35 loc alidades distribuidas en 15 cuenc as con c arac ter ísticas geogr áfic as s imilares. Las estaciones son oper adas por la A RB, el Dis trito Loc al de Control de La contaminación del aire (A PCD) , el Distr it o Administr ativ o de la Calidad del Aire (AQ MD), el Serv icio de parque Nac ional ( NPS) o por contr atistas priv ados dependiendo de la Página 7 de 54.

(15) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. jur is dicc ión a la cual pertenec en. Es te sistema de redes cuenta con datos de conc entr aciones en tiempo real par a los c ontaminantes criterio c ontemplados en los estándar es americ anos de c alidad del air e para el bienestar y protección de la salud pública (NAAQS), al igual que una gr an v ariedad de s ustanc ias toxicas y variables meteorológic as r elev antes par a el anális is de c alidad del air e del estado califor niano. 1.5. Sídney. Según el último informe de la Oficina de Estadística de Australia (ABS, 2006) , Sídney tiene una población apr oximada de 4’230.000 habitantes lo c ual hac e de és te el centr o urbano más grande del país. Su área de 12.150 Km2 está ubic ada sobre el mar pac ífic o en la costa s ur- este del c ontinente, fenómeno que influye fuer temente en el clima de la r egión. La temperatura promedio en la ciudad varía entre los 10°C y 26°C dependiendo de la estación ( Bur eau of Meteorology, 2007) .. Sídney cuenta en la actualidad c on 19 estaciones automáticas de monitor eo de la calidad del aire operadas por el Depar tamento de Cons ervación y Medio A mbiente de New South Wales . Desde 1997 los datos suminis trados por las estaciones son la bas e para la elaborac ión de reportes diar ios en los que, por medio de herr amientas c omo el Índice de polución Regional ( RIP), s e le infor ma a la poblac ión sobre el estado de la c ali dad del aire par a las difer entes zonas de la ciudad de acuer do a los parámetros establecidos en las Medidas Nacionales de Protecc ión Ambiental ( NEMP).. Página 8 de 54.

(16) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. En Sy dney los principales pr oblemas de contaminac ión hac en referencia a las altas concentraciones de ozono y mater ia l particulado , los c uales sobrepas an cons tantemente los estándar es de calidad del air e establec id os por el NEMP ( NWSEPA, 2001) . Según el inv entar io de emis io nes elaborado en 1997 por el NEMP ( Car novale, 1997), la pr incipal fuente de contaminac ión en el estado de New South Wales es el alto flujo vehicular, el cual apor ta un 60% de las emis iones de PM1 0 y 80% de las emis iones de NOx, y 90% las emis iones de CO. Se cree, sin embargo, que los c ontinuos inc endios forestales de la r egión aportan s ig nificativ amente al incremento de la contaminación. 1.6. Bogotá.. Bogotá es actualmente el centr o ec onómico y de des arr ollo más importante de Colombia, c on una población apr ox imada de 6’800.000 habit antes y un área de 1.732 km2 ( DA NE, 2007). Bogotá se encuentr a ubicada sobre la c ordiller a oriental a 2.600 ms nm y s u temperatur a media es de 14°C. El clima está deter minado por un r égimen de lluvias bimodal que se car acteriza por dos periodos de alta pluviosidad que tienen sus picos más altos en los periodos comprendidos entr e los meses de marz o y abril, y octubr e y noviembr e. De igual manera, los per iodos s ec os s e pres entan de enero a febr er o y de julio a agosto ( Ideam, 2006). La velocidad y dir ecc ión del viento s on factores variables en Bogotá, con una tendencia en dirección occidente en la mañana y norte en la tar de. El mes del año en el cual s e r egistran las velocidades del viento más altas es agosto.. Página 9 de 54.

(17) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Bogotá c uenta actualmente c on una flota v ehicular que s uper a los 830.000 vehículos r egistrados en tránsito y trans por te ( Rodr íguez, 2007). La actividad económica de la c apital es la más importante del país c on un aporte mayor al 25% del PIB nacional. La mayor par te del s ector industr ial se c onc entra en las localidades de Puente Ar anda, Kennedy, Engativ a y Fontibon al s ur y occ id ente de la ciudad. En 1967 el Ministerio de Salud instaló en Bogotá la primer a r ed de monitoreo de calid ad del aire de la c iudad, la c ual contaba con 5 estaciones de monitoreo que hac ían parte del programa de la Red Panamer ic ana de Mues treo Normaliz ado de la Contaminación del Aire (PANAIRE) . Ésta hacia parte de un proy ecto internacional de la Organiz ación Panameric ana de la Salud ( OPS) que pretendía generar un dia gnos tic o de la calidad del air e de toda Latinoaméric a. Para 1983 y c omo consecuenc ia del decr eto 02 de 1982, por medio del c ual se estableció la pr imera nor ma nac ional de c alidad del aire, s e cr eó la Red Nacional de Vigilancia de la Calidad del A ire la c ual c ontaba c on 10 estaciones de monitoreo en Bogotá. En 1992 se cr eó como parte de un estudio de JICA ( Cancino, 2006), el Plan de Contr ol de la Contaminac ión del Aire de Bogotá, inv estigación que es tablec ió la nec esidad de una nueva y moder na red de monitor eo. En este mis mo año se creó la Red de Monitor eo de Calid ad del A ir e de Bogotá ( RMCAB), adminis trada desde entonces por el antiguo DAMA, actual Secretaria Dis trital de A mbiente. La RMCAB cuenta ac tualmente con tr ece estaciones automátic as de monitoreo mixto que miden tanto parámetros de calidad del air e c omo. Página 10 de 54.

(18) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. variables meteorológic as, y dos que miden únicamente v ariables meteorológicas como se muestr a en la Tabla 1.1. Estas quince es tac iones están ubicadas estr atégic amente s obre toda el ár ea metropolitana ac orde con los parámetros es tipulados por el JICA. En la Figura 1.1 se puede apr eciar la distribución actual de la RMCAB en la ciudad de Bogotá.. Figur a 1.1 Ubic ac ión de las estaciones de la RMCAB.. Página 11 de 54.

(19) Universidad de Los An des Facult ad de Inge niería Departa me nto de Ing e niería Civil yA mbient al. IAMB 20 0710 03. Tabla 1.2 Es tac iones de monitor eo de la c alidad del aire en Bogotá.. SUROCCIDENTE. SUR. N ORTE. NOROCC IDENT E. CENTR O. ESTACIÓN ZONA NOMBRE COD. DIRECCIÓN LOCALIDAD PM 10 PM2,5 PST Calle 37 No. MAVDT 2 Santa Fe 8 - 40 Calle 63 No. Barrios IDRD 5 x x 47 - 06 Unidos Santo Carrera 9 No. 10 Chapinero x Tomas 72 - 90 Puente Carrera 65 Puente 13 x Aranda No. 19 - 95 Aranda. CO. CONTAMINANTRES ATMOSFERICOS SO2 NO NO2 Nox O3 CH4 Benceno Tolueno. x x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. Formaldehído. Precp Vientos. VARIABLES METEOROLÓGICAS Temp Humedad Presión Dir Viento Radiación. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x. x x. 6. Calle 81 No. 68 - 50. Engativa. x. x. Corpas. 11. Av Corpas Km. 13. Suba. x. x. x. x. x. x. x. x. x. Font ibón. 14. Carrera 95 No. 24 - 49. Font ibón. x. x. x. x. x. x. x. x. x. Usaquén. x. x. x. x. x. x. Suba. x. x. x. Tunjuelito. x. x. x. x. x x. x x. x x. x. x. x. x. x. x. x. x. Carrefour. Trans. 9 No. 133 - 95 AutoNorte Km. 13 Crr 24 sur No. 49 - 86. x. x. Bosque. 1. Escuela. 8. Tunal. 4. Usme. 15. Usme. Vitelma. 16. San Cristóbal. Sony. 3. AutoSur No. 61 - 40. Kennedy. x. x. x. x. x. x. x. x. Cazuca. 7. Calle 14 No. 6 - 54. Ciudad Bolívar. x. x. x. x. x. x. x. x. Kennedy. 9. Crr 86 sur No. 40 - 55. Kennedy. x. x. x. x. x. Página 12 de 54. x. x. x. x x x.

(20) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. 2 2.1. IAMB 2 007 10 03. OBJ ETIVOS Objetivo General.. Realizar un anális is for mal del estado de la c alidad del aire en la ciudad c on énfas is en la ev olución de la contaminación por PM1 0 . 2.2. Objetivos es pec íficos .. •. Rec opilar los registr os de la RMCAB disponibles par a el 2006.. •. Or ganizar y validar los datos proporc ionados por la red de c alidad del aire de Bogotá par a facilitar el análisis de la infor mación.. •. Actualizar la bas e de datos desarrollada por la Univ ersidad de los Andes ( Canc ino, 2006) con la totalidad de la informac ión r ec opilada.. •. Realiz ar un anális is for mal de la infor mac ión validada que per mita obs erv ar el c ompor tamiento de las conc entrac iones de los c ontaminantes criterio en diferentes zonas de la ciudad.. •. Realiz ar un análisis es tadís tic o de la contaminac ión por material par ticulado en la localidad de Puente Ar anda.. •. Identific ar y cuantificar el efecto de las v ariables meteor ológicas en la calidad del air e de la ciudad.. Página 13 de 54.

(21) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. 3. IAMB 2 007 10 03. JUSTIFICACIÓN.. El notable deter ior o de la calidad del aire y su dir ecta relación c on el desarr ollo económico, las distintas activ idades antropogénic as y s us implicac iones en la salud, han generado una creciente preocupac ión por entender los fenómenos que ocurren en la atmósfera. En la actualidad, los pr incipales c entr os urbanos del mundo c uentan con diversos sistemas de monitoreo de contaminantes atmosféricos que con el tiempo s e han convertid o en una herr amienta indispensable par a el des arrollo de las polític as ambientales enfoc adas a la protección y control de la calidad del aire. La infor mación proporcionada por las r edes de monitoreo de la calidad del aire es de gr an utilidad para establec er la tendencia de las c oncentrac iones de los contaminantes en el aire a tr avés del tiempo, así como para entender las relac iones entre ellos . Esta infor mac ión también es útil para entender la relev anc ia de distintas variables meteorológic as que influyen en la calidad del air e de la ciudad. Dado el actual proble ma de c ontaminac ión atmosfér ica en Bogotá, es de vital importancia que la infor mación s uministr ada por la RMCAB constituy a el eje central de los análisis par a establec er las líneas de acc ión y las polític as encaminadas al mejor amiento de las condiciones de calidad del air e. Las altas conc entr aciones de c ontaminantes , como el material partic ulado infer ior a 10 micras, que se r egistran diar iamente en la capital demuestran la necesidad de realizar un análisis es tadístic o formal del estado de la c alidad del air e en el cual se analic en conjuntamente las pos ibles causas de dicho pr oblema.. Página 14 de 54.

(22) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. 4. IAMB 2 007 10 03. METODOLOGÍA.. En la figur a 4.1 se pr esenta el r esumen de la metodología utilizada para el desarrollo de es te proy ecto. A continuación s e describe detalladamente cada etapa de la mis ma.. 1. Actualización de la base de datos. • Adquisición de la Información. • Actualización de la Información. • Validación de la Información. 1 Ver sección 4.1. 2. Diagnostico de la calidad del Aire. • Cálculo del IPE. • Elaboración de Mapas de Isoconcentración. Ver sección 4.12. 3. Análisis técnico de la contaminación por Material particulado. • Diseño de Gráficas de análisis temporal y estadístico. • Corrección por variables meteorológicas. Ver sección 4.13 Figur a 4.1Diagrama es quemático de la metodología utilizada.. Página 15 de 54.

(23) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. 4.1. IAMB 2 007 10 03. Actualiz ación de la Base de Datos. Gr ac ias a la colaborac ión del antiguo DAMA, actual Secr etaria Distrital de A mbiente s e logró, por medio de la ofic ina de Emisiones y Calidad del Air e, adquirir la infor mación recopilada por la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire de Bogotá, par a el año 2006 ( ener o a nov ie mbr e 2006). La infor mación r ecolectada (for mato tex to, txt.) c ontiene los r egistr os diezminútales (tomados c ada 10 minuto) de c ada una de las variables contaminantes y meteor ológicas medidas (ver tabla1.1) en 13 de las 15 estaciones. Para este año no se obtuv o infor mac ión de las estaciones de Usme y Vitelma. Seguidamente, se vinc uló cada uno de los registr os a una bas e de datos elaborada en MICROSOFT ACCESS por la Univ ers idad de los A ndes ( Canc in o, 2006) . En está, se encuentr a or ganizada la infor mac ió n en 16 tablas, las cuales corr esponden a un dir ector io con la informac ión gener al de la r ed y 15 tablas destinadas a cada estación. La base de datos actualmente cons tituy e una herramienta par a la cons ulta y el adecuado manejo de la infor mac ión. El gr an v olumen de informac ión existente y los for matos en que se encuentra registrada, hac en indispens able el uso de un instrumento adecuado que facilite su cons ulta y pos ter ior evaluac ión. Luego de haber v inc ula do la infor mación a la base de datos, se realiz ó un proc eso de validac ión de los registr os, siguiendo cada una de las etapas propues tas por la Ingenier a Juliana Cancino en el documento V alidación y Análisis de la Infor mación de la Red de Calidad del Aire de Bogotá ( Cancino,. Página 16 de 54.

(24) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. 2006). En este pr oces o s e identific aron aquellos r egistr os v alidos (“V”), no validos (“ DN”), fuer a de r ango (“ FR”) y la ausenc ia de los mismos (“SD”) . Al finalizar esta etapa del pr oyecto se contó c on una base de datos en la cual s e encontr aba la totalidad de la informac ión de la RMCAB validada des de 1997 hasta noviembr e de 2006. 4.2. Diagnós tic o de la calidad del aire de Bogotá.. Para realizar el diagnóstic o de la calidad del aire de Bogotá se partió del trabajo desarrollado por la Universidad de los Andes ( Canc ino, 2006). A partir de la infor mac ión rec opilada s e calcularon pr omedios hor arios, diarios , mens uales y anuales por medio del softw are c on aplicac io nes estadístic as SPSS y algunas herr amientas y ay udas de MICROSOFT EXCEL, cumpliendo de esta for ma con los parámetros estipulados por las autor idades ambientales para Bogotá ( Res 1208- 03, IDEAM- 2005). Para deter minar c uantitativamente el gr ado de c ontaminación atmosféric a en toda la c iudad s e definió un índice par a establec er la frecuencia de excedenc ia de la nor ma de calidad del air e. Este índic e s e denominó el índice porcentual de excedenc ias (IPE) ( Canc ino, 2006). El IPE se calc ula como un pr omedio ponderado del númer o de veces que el promedio de oc ho hor as o diar io excede la norma de calidad de aire bas ado en el númer o de datos ex istentes (ver ecuación 1).. Página 17 de 54.

(25) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Ec uación 4.2 Calculo IPE. Con el fin de identificar la dis tribución de la contaminación en la ciudad s e desarrollaron, con ay uda de programas espec ia lizados en sistemas de infor mac ión geogr áfica (A RCGIS y SURFER), mapas de is oc onc entr ación de los contaminantes cr iterio con base en una escala normaliz ada de color es en la cual s e r epresenta comparativamente la r elac ión entre los pr omedios anuales y la nor ma de lar ga dur ación para cada contaminante. De esta for ma, los mapas pr esentados en este trabajo constituyen un soporte par a establec er los niveles de c ontaminación relacionados con los difer entes c ontaminantes en la ciudad. 4.3. Análisis técnico de la c ontaminación por mater ial particulado.. Para el análisis de la c ontaminac ión por mater ial particulado se desarrollaron, por medio de SPSS y MICROSO FT EX CEL, análisis y gráficas en las c uales se identific ó el comportamiento y las tendencias de las concentraciones de PM1 0 durante los últimos años. Entr e estos se des tac an las gr áfic as de tendencia a partir de los promedios mens uales y anuales, las medias móv iles con per iodos de un año y de 30 días, histogr amas , diagramas de c ajas e interv alos de c onfianz a. Estos anális is además de pr oporcionar infor mación útil sobr e el estado de la calidad del aire de la ciudad, permiten defin ir parámetr os estadísticos c omo la var iabilidad y dis tribución de la infor mac ión y gener ar un anális is for mal del pr oblema de contaminación en la ciudad.. Página 18 de 54.

(26) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Para cuantificar el efecto de las var iables meteor oló gicas en los r egis tros elaborados por la RMCAB se realiz aron difer entes regr esiones li neales s imples por medio de las c uales s e c alc uló el factor de corr elac ión lineal de las mismas . De igual forma s e estimaron los par ámetros de correlación (coeficiente β) par a la regr es ión lineal múltiple que involucr a s imultáneamente una o más v ar iables. Finalmente se realizó una ev aluación de la contaminac ión por mater ial partic ulado teniendo en c uenta los efectos de las v ariables meteorológic as. 5. DIAGNÓSTICO DE LA CALIDAD DEL AIRE DE BOG OTÁ.. Gr ac ias a la informac ión suminis trada por la RMCA B, tanto las entid ades gubernamentales ( DA MA, 2006) como entes externos ( Cansino, 2006) han logr ado desarr ollar divers os es tudios, por medio de los cuales se ha analizado la distribución y evolución de las c oncentr ac iones de los contaminantes criterio ( NO2, SO2, O3, PM10, CO) en la atmosfera de la ciudad. Estas investigaciones son una aproximación del pr oblema de calidad del aire que se vive diariamente en la capit al. Bogotá, como s e describió en el capítulo 1.6 c uenta c on una flota v ehicular significativa y un amplio s ector industr ial ubic ado al interior de la c iudad, lo cual sumado a la distribuc ión de las c orrientes de air e, las c adenas montañosas que la rodean y las zonas de baja pr esión que se gener an en épocas sec as, entr e otr os factor es, pr opic ian la generación y c onfinamiento de masas de air e contaminantes sobre la ciudad.. Página 19 de 54.

(27) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. 5.1. IAMB 2 007 10 03. Monóxido de Carbono. Las conc entrac iones atmosféricas de Monóxido de Carbono ( CO) que se registran regularmente en Bogotá s on muy bajas, en la mayor ía de los cas os el pr omedio de oc ho hor as no s uper a las 2,9 ppm v alor que es compar ativamente inferior a la nor ma de ocho hor as vigente (9 ppm). En la figur a 6.1 s e observa por medio de IPE (v er c apítulo 4.3) que históric amente son poc o frecuentes los c as os en los que se exc ede la nor ma. En la mayor ía de los años no se r egistró ningún v alor pr omedio de ocho horas que incumpliera la nor ma. En el cas o particular del 2003, el IPE para CO alcanz a su v alor más alto debido a la escasez de infor mación (56% de los datos) y a las altas concentr aciones registr adas en la estac ión de Fontibón en donde el IPE fue del 100%.. Figur a 5.1 IPE de la nor ma de ocho hor as de CO en Bogotá basado en la media Octo- horar ia. Página 20 de 54.

(28) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. En la figur a 6.2 se puede observ ar c laramente que en el 2006 el pr omedio anual de CO f ue significativamente bajo en toda la ciudad, con un lev e aumento en la zona s ur occidental de la ciudad en las loc alidades de Kennedy, Bos a y Ciudad Bolív ar.. Figur a 5.2 Mapa de is oconc entración de CO en Bogotá año 2006. 5.2. Dióx ido de Azufre. Las conc entrac iones atmosféricas de dióxidos de az ufre que s e han registr ado en la capital no constituy en un ries go actual para la población. Aunque en el periodo c omprendido entre 1998 y 2003 s e alcanzar on IPE´s cerc anos al 10%, entre el 2004 y 2006 el índic e porc entual de exc edencia no s uper ó el 1% (ver figur a 5.3). Las c onc entr aciones más altas de este contaminante se. Página 21 de 54.

(29) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. pres entaron en la estación de Sony, donde el IPE pr omedio de los últimos años fue del 17%. En la figura 5.4 se obs erv a c ómo en el año 2006 las concentr aciones más altas de dióxido de azufre s e r egis trar on al sur occ idente de la c iudad en las localidades de Kennedy, Puente Ar anda, Tunjuelito y el norte de Ciudad Bolívar.. Figur a 5.3 IPE de la norma anual de SO2 en Bogotá basado en la media diar ia.. Página 22 de 54.

(30) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Figur a 5.4 Mapa de is oconc entración de SO2 en Bogotá año 2006. 5.3. Dióx ido de Nitrógeno. Al ig ual que el monóxido de car bono, las c oncentrac iones de dióx ido de nitrógeno que se pr es entan en la ciudad s on muy bajas. En la figura 5.5 se observa cómo dur ante los últimos años el IPE no super ó el 0,5%. Par a el caso espec íf ic o del 2001 y 2005, las altas conc entraciones registradas en la es tac ión de Sony y Puente Ar anda, al sur occidente de la c iudad, gener aron un inusual incremento en el IPE de la c iudad.. Página 23 de 54.

(31) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Figur a 5.5 IPE de la norma anual de NO2 en Bogotá basado en la media diaria. En el 2006 las c oncentrac iones de dióxido de nitrógeno r egistradas fueron cons ider ablemente bajas . Únicamente se presentó un c aso en Puente Ar anda en donde el promedio de veintic uatro hor as s uper ó la norma anual. En la figura 5.6 s e observa cómo el pr omedio anual de este c ontaminante no s obrepasa el 4% de la nor ma anual, exceptuando la loc ali dad de Puente Ar anda en donde el promedio anual registr ado fue el 5% de la nor ma anual.. Página 24 de 54.

(32) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Figur a 5.6 Mapa de is oconc entración de NO2 en Bogotá año 2006. 5.4. Oz ono. El ozono, a pesar de s er uno de los contaminantes que his tór ic amente ha registrado un may or índice porc entual de exc edenc ia, ha disminuido cons ider ablemente su concentración en los últimos años. En la figur a 5.7 se observa cómo el IPE de ozono ha dis minuido con el tiempo y cómo el 2006 fue el año c on menor porc entaje de exces o de la nor ma de veintic uatro horas. A diferencia de los otr os c ontaminantes, en el 2006, los pr omedios anuales más altos de oz ono s e pr esentar on en las loc ali dades de los Barr ios Unidos, Teusaquillo y Chapinero en la z ona norte y centr o de la ciudad (ver figur a 5.8).. Página 25 de 54.

(33) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Figur a 5.7 IPE de la norma de oc ho hor as de O3 en Bogotá bas ado en la media Octo- horar ia.. Página 26 de 54.

(34) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Figur a 5.8 Mapa de is oconc entración de O3 en Bogotá año 2006.. 5.5. Material Particulado. Las conc entrac iones de la fracción r espir able del mater ial particulado (PM10) , como se muestr a en la figur a 5.9, s obrepasan constantemente la nor ma de calidad del air e par a Bogotá. En el año 2005 s e r egis tró el porcentaje de exces o de la norma más alto de los últimos años . En el 50% de los días de este año, las c oncentr ac iones de PM1 0 r egistr adas en Bogotá incumplier on los limites de 70ug/m3 es tablecidos por la autor idad ambiental en la r esolución 601 del 2006. A unque en el 2006 s e presentó una br eve dis minuc ión en el IPE, la variabilidad del mis mo en los últimos años no per mite establec er una ev idente tendencia en la dis minuc ión de la contaminac ión por PM10 en la ciudad.. Página 27 de 54.

(35) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Figur a 5.9 IPE de la norma anual de PM1 0 en Bogotá basado en la media diar ia. En La figur a 5.10 se obs erva clar amente cómo las c onc entr ac iones de material partic ulado infer ior a 10 micr as s on signif icativ amente superior es a la de cualquier otr o c ontaminante. En la figura 5.11 se apr ecia, en una esc ala de relac ión de c oncentración 3 v eces may or a la utilizada en las anter iores figur as, cómo en el 2006, en la mayor parte de la ciudad, el pr omedio anual de PM10 fue mayor a lo establecido por la ley y cómo en s ector es industriales del sur occidente de Bogotá la c oncentr ac ión anual alcanzó a s er 1.5 v eces más alta que la norma.. Figur a 5.10 Mapa de isoc oncentr ac ión de PM1 0 en Bogotá año 2006.. Página 28 de 54.

(36) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Figur a 5.11 Mapa de isoc oncentr ac ión de PM10 en Bogotá año 2006 Esc ala.. En c onc lusión y como se puede ev idenciar en la figura 5.12, el mayor problema de contaminac ión atmosférica al que se enfrenta actualmente Bogotá está relac ionado con las altas concentrac io nes de PM1 0 que s e r egis tran diar iamente en la ciudad. Según el IPE calc ulado para los últimos 9 años, el 40% de los días s e v ioló la nor ma anual de PM1 0 en Bogotá, a diferenc ia de los otros contaminantes en los cuales el IPE no supero el 7%.. Página 29 de 54.

(37) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Figur a 5.12 IPE de la nor ma de lar ga durac ió n para c ontaminantes cr iter io entr e 1997 y 2006. 6. MATERIAL PARTICULADO.. Como s e mostr ó en el capítulo 5.0, Bogotá cuenta actualmente con un problema de c ontaminac ión por mater ial particulado. Los altos niveles de PM10 registrados por la RMCAB, s umados a los ries gos en la salud de la población que estos pueden llegar a gener ar ( Pope, 1991), ev idencian la nec esidad de estudiar a fondo el problema de contaminación por material partic ulado en la capital, c on el fin de desarrollar políticas encaminadas al mejor amiento de la calidad del air e en Bogotá. En la figura 6.1 se muestra el IPE de la nor ma anual (70 µg/m3 ) de PM10 par a las difer entes estac iones de Bogotá durante los últimos 9 años. En es ta fig ura se puede observar que en las estac iones de Puente Ar anda y Fontibon, al occidente de la ciudad, s e presentan la mayor c antidad de casos de. Página 30 de 54.

(38) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. incumplimiento de la nor ma. De igual forma en estac iones c omo el Bosque y la Escuela de Ingeniería en donde se registr aron las menor es concentr aciones, s e incumple la nor ma, lo que hace evidente que la c ontaminac ión por mater ial partic ulado es un proble ma que afecta a toda la ciudad.. Página 31 de 54.

(39) Universidad de Los An des Facult ad de Inge niería Departa me nto de Ing e niería Civil yA mbient al. Norte. IAMB 2 00 71 0 0 3. Nor-occidente. Centro. 100%. Centrooccidente. Sur. Suroccidente. PteAranda. Sony. Cazuca. 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Bosque. Escuela. Carrefour. 1998. Corpas. 1999. 2000. Fontibon. 2001. IDRD. 2002. 2003. StoTomas. 2004. 2005. 2006. Figur a 6.1 IPE de la norma anual de PM10 en Bogotá bas ado en la media diaria por estación.. Página 32 de 54.

(40) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. 6.1. IAMB 2 007 10 03. Análisis de la c ontaminac ión por PM10 en la localidad de Puente Aranda.. Puente Aranda es la localid ad númer o 16 de Bogotá y s e ubic a en el centr ooccidente de la ciudad. Cuenta c on 1723 hec tár eas y una población de 221.000 habitantes (ALPA, 2007), y es c ons ider ada como el centro industr ial de la capital. Las 2370.000 industr ias ( INA MCO,2001) al igual que el impacto que genera el alto flujo v ehic ular, principalmente de car ga pes ada, que se pres enta en v ías princ ipales como la Av enida 68, la Carrer a 30, Av enida las Améric as y la autopista Sur, generan un fuerte esc enario de emisión que se refleja clar amente en los estudios de calidad del air e de Bogotá. Según los análisis r ealizados en es te es tudio (ver figur a 6.2), entr e 1999 y el 2006, el 81% de los días se super o la nor ma de calidad del air e. Entre los registros de la RMCA B s e encuentr an promedios diar ios que s uper an los 200 µg/m3 , s iendo éstas conc entrac iones superior es a los límites de alerta máx ima establecidos por las entidades ambientales tanto en Colombia como en el mundo. El 96% de los días se registr aron en Puente Aranda concentrac iones super iores a 50 µg/m3, días en los cuales se es tar ía incumpliendo c on la nor ma AA QS A mericana.. Página 33 de 54.

(41) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. Norma Anual. 100%. Norma 24h. 90% 80%. %Días. 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 40. 60. 80. 100. 120. 140. 160. 180. PM 10 (µg/ m3 ). Figur a 6.2 Distr ibuc ió n del porc entaje días en los que s uper an div ers as conc entr aciones de PM1 0 en la estación de Puente Aranda.. 6.1.1 Tendencias de la contaminac ión por PM10 en la localidad de Puente Aranda. En la figura 6.3 se presenta la media móv il de la c oncentrac ión de mater ial partic ulado infer ior a 10 micr as c on un per iodo de un año. En esta gr áfica se puede observar la ev oluc ión macro de la c ontaminación por PM10 en la localidad de Puente Aranda. Co mo se ev idencia en esta gr áfic a, desde finales de 1999 hasta mediados del 2002 se presentó una reducc ión considerable en las conc entr aciones de PM1 0 . Durante este per iodo s e pasó de conc entraciones medias anuales may ores a los 110 µg/m3 (dic iembr e de 2000) a menor es de 90 µg/m3 (junio de 2002). Par a finales de 2005, s e alcanzó el nivel máximo de 114 µg/m3 ; por su parte en el 2006 se pr es ento una tendenc ia general a la reducción en la contaminación por PM1 0.. Página 34 de 54. 200.

(42) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. 120 115. PM10 (µg/ m3). 110 105 100 95 90 85 80 12/ 2000 06/ 2001 12/ 2001 06/ 2002 12/ 2002 06/ 2003 12/ 2003 06/ 2004 12/ 2004 06/2005 12/ 2005 06/ 2006. Figur a 6.3 Media Móv il de la concentr ación de PM10 en la estac ió n de Puente Aranda ( Periodo = 365 días). En la figura 6.4 se obs erv a la media móvil de PM1 0 c on un periodo de un mes para la estación de Puente Ar anda. En esta figur a s e puede ver de for ma más detallada la variac ión en la conc entrac ión de PM1 0 dur ante los últimos oc ho años. En la gr áfic a s e encuentran r epresentados con dos líneas hor izontales la norma anual (70 µg/m3 ) y la nor ma de v eintic uatro horas (150 µg/m3), y c on una línea gris continua la totalidad de los datos diez- minútales registr ados en esta estación. Por medio de esta gr áfic a se puede obs ervar cómo históric amente la may or ía de los datos se encuentr an por encima de la nor ma anual y, también cómo a pesar de que la media móvil no sobrepas a en ningún momento la nor ma de veintic uatr o horas, ex iste una gran cantidad de r egistros que s i exceden la mis ma. Por otra parte, s e puede apr eciar un c omportamiento per iódico en la c oncentr ac ión de PM1 0, el cual comienz a en junio, ju lio y agosto con c onc entr aciones típicamente bajas, s eguido de un incr emento en septiembr e octubre y nov iembre, el c ual. Página 35 de 54.

(43) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. culmina con concentr aciones máximas en los pr imeros mes es de c ada año y finaliza c on un decremento en marz o, abr il y mayo, c umpliendo de es ta for ma ciclos cerrados de 12 mes es.. Página 36 de 54.

(44) Universidad de Los An des Facult ad de Inge niería Departa me nto de Ing e niería Civil yA mbient al. I AMB 20 0710 03. 220 200 180 PM 10(ug/ m3). 160 140 120 100 80 60 40 20. Figur a 6.4 Media Móv il de la c onc entración de PM1 0 en la estac ión de Puente Ar anda ( Per iodo = 30 días), Nor ma 24h 150ug/m3, Norma A nual 70ug/m3.. Página 37 de 35.

(45) Universida d de Los Andes Facult ad de Ing eniería Dep arta me nto de Ing eniería Civil y A mbient al. IAMB 2007 10 03. Según el IPE de la norma anual y de veinticuatr o horas de PM10 calc ulado par a la estación de Puente Aranda ( Figur a 6.5), dur ante los últimos 8 años los promedios diar ios registr ados c omúnmente s obr epas an las nor mas de c alidad de aire. En 1999 se pres entó el mayor númer o de c asos de excedencia, tanto de la norma anual (93%) c omo de la nor ma diaria ( 23%). As í mismo, en el 2001 se pr esentó el menor índic e porcentual de exc edenc ia de la norma anual (69%). El año 2006 pres entó un desc ens o s ignific ativo en el númer o de inc umplimientos, pasando de 91% en el 2005 a 71% en el 2006. Dur ante el per io do de tiempo analizado par a el año 2006 (enero a Noviembr e), no se r egistró ningún promedio de v ein ticuatr o hor as que excedier a la norma diaria de Material par tic ulado infer ior a 10 micras en Puente. 100%. 50%. 90%. 45%. 80% 70%. 40% 35%. 60%. 30%. 50%. 25%. 40%. 20%. 30%. 15%. 20% 10%. 10% 5%. 0%. 0% 1999. 2000. 2001. 2002 Norma Anual. 2003. 2004. 2005. 2006. Norma Diaria. Figur a 6.5 IPE de la nor ma Anual y 24h de PM1 0 en la estación de puente Aranda con bas e en los promedios diarios.. Página 38 de 35. %Nor. Diaria. % Nor. Anual. Aranda..

(46) Universida d de Los Andes Facult ad de Ing eniería Dep arta me nto de Ing eniería Civil y A mbient al. IAMB 2007 10 03. 6.1.2 Análisis Descr iptiv o de la Contaminación por PM1 0 en la Localidad de Puente Aranda. En la Figur a 6.6 s e observa la distr ibuc ión de frecuenc ia de las conc entrac iones de material par tic ulado r egistr adas en la estación de Puente Aranda dur ante el 2006. Para es te año la media de la c onc entr ación diar ia fue aproximadamente 89 µg/m3, la desv iac ión estándar 28,4 y el err or típic o 1.57. Parámetr os que evidencian una variabilidad significativa en la distr ibuc ión de los datos de PM1 0 dur ante este año.. Figur a 6.6 Histogr ama de las c oncentr ac iones de PM1 0 en la estación de Puente Aranda año 2006. Las concentrac iones de PM10 que se registran diar iamente en Puente Aranda describen una distribucion nor mal similar a la repr esentada en la Figur a 6.6 Par a el caso es pec íf ico del 2006, el niv el de significancia calculado por medio del test de nor malidad de Kolmogorov- Smirnov fue de 0.001, v alor cons ider ablemente bajo que indica que es r az onable as umir una distribución nor mal de la poblac ión y, por lo. Página 39 de 35.

(47) Universida d de Los Andes Facult ad de Ing eniería Dep arta me nto de Ing eniería Civil y A mbient al. IAMB 2007 10 03. tanto, la media aritmétic a c alculada es una medida de tendenc ia central que repr esenta adecuadamente a la población.. En la Figur a 6.7 s e mues tra en una gr áfic a los interv alos de c onfianz a ( 95%) para los promedios mens uales de las conc entrac iones de material particulado r egis trados en la estac ión de Puente Ar anda durante los últimos 3 años. En esta gr áfiac a s e obs erv a nuev amente cómo en los mes es de junio, julio y agosto se registr an las conc entraciones promedio de PM1 0 más bajas; mientras que en el per iodo compr endido entr e nov iembre y marz o s e pr esentan las más altas del año. De igual for ma, s e observa c ómo las c oncentr ac iones de PM1 0 c ons tituy en una var iable continua para la cual los pr omedios mens uales de los difer entes meses del año pres entan var iaciones es tadisticas signific ativ as, dificultando la identific ación de una tendencia c lara en la evolución de la mis ma.. En la Figur a 6.8 s e mues tran los diagramas de c ajas de los pr omedios mensuales de las c oncentr ac iones de PM1 0 r egistr ados en la estación de Puente Ar anda. En estas gráfic as, se puede observ ar la distrubución y v ar iabilidad del los datos, teniendo en c uenta la influ encia que puedan tener los valores ex tremos (IDEA M, 2005). En los diagramas de cajas se indic a el r ango en el que s e concentr a el 50% central de la infor mación (“c aja”), la mediana (la línea c entral), los r angos máx imos y mínimos en los que se conc entr a el 95% c entral de los datos (“bigotes”) y los registr os atípic os o fuera de rango “ outli er” ( Díaz, 2001) .. Página 40 de 35.

(48) Universida d de Los Andes Facult ad de Ing eniería Dep arta me nto de Ing eniería Civil y A mbient al. IAMB 2007 10 03. Figur a 6.7 Intervalos de c onfianz a de las c oncentrac iones mensuales de PM10 en la estac ió n de Puente Ar anda.. Figur a 6.8 Diagrama de c ajas para las concentrac iones mens uales de PM1 0 en la estación de Puente Aranda. Página 41 de 54.

(49) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. De ac uerdo a los diagramas de c ajas ( Figura 6.8) , en la mayor ía de los mes es del año se pres enta una v ariabilidad s ignificativa en los datos de PM10 registrados en la localiadad de Puente Ar anda. Por ejemplo, en s eptiembre del 2005 se r egistr ó un r ango de concentracion muy amplio, lo cual difer e cons ider ablemente con los r egistros de junio del 2006, en donde el r ango de conc entr aciones fue muy bajo. De este último se puede der ivar una v alor repr esentativo que se ajusta a una distr ibucion s imétr ica. La alta v ar iabilidad que s e pres enta en los registros de c ontaminación por material par ticulado en la ciudad, obedece a un patr ón externo que gener a fluctuac iones c íclic as durante todo el año. Este fenómeno se puede evidenc iar c lar amente en las gráfic as de v ariación temporal como la media móvil Figura 6.4 y en los intervalos de confianza de los últ imos 3 años Figur a 6.7. 6.2. Corr elac ión Entre las Var iables Meteorológic os y las Conc entrac iones. Atmosfér icas de Material Par tic ula do. Como s e describió en el c apítulo 1.6, Bogotá c uenta con un clima sujeto a cons tantes c ambios, en el c ual s e destacan dos periodos marc ados de lluvias y dos per iodos s ecos . En este capítulo s e ev aluará el efec to de la prec ipitación y la velocidad del viento en las concentraciones de mater ial particulado que se registran en la localid ad de Puente Ar anda. En la Figura 6.10 s e muestr a una serie de tiempo con los pr omedios mensuales de PM10 y prec ipitación proporcionados por la RMCA B durante los últimos ocho años.. Página 42 de 54.

(50) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. A trav és del gr áfic o que s e muestr a en la Figura 6.9 no se puede es tablecer una r elac ión clara entre los r egis tros de mater ial particulado y los niv eles de prec ipitación medidos. En la Figur a 6.10 s e enc uentra una gráfic a c ompar ativ a entre los pr omedios mens uales de PM10 y veloc idad del viento. A diferencia de la Figura 6.9 en esta Figura si s e puede identificar clar amente un patrón de corr elación. Par a este c aso durante los últimos oc ho años en los mes es que se pres entaron los valor es medios de velocidad del viento más altos (julio y agos to), s e r egistr ar on simultáneamente las c oncentrac iones de material partic ulado más bajas.. Página 43 de 54.

(51) Universidad de Los An des IAMB 2 007 10 03. 160. 9. 140. 8. 120. 7 6. 100. 5. 80. 4. 60. 3. 40. 2. 20. 1. 0. 0. PM 10. Precipitación (mm). PM10 (µg/ m3 ). Facult ad de Inge niería Departa me nto de Ing e niería Civil yA mbient al. Precip. 160. 9. 140. 8. 120. 7 6. 100. 5. 80. 4. 60. 3. 40. 2. 20. 1. 0. 0. PM10. Vel. Viento (m/ S). PM10 (µg/ m3 ). Figur a 6.9 Gráfic a c ompar ativ a entre las concentr aciones mens uales de PM1 0 y precipitac ión en la estación de Puente Aranda.. Vel. Vient o. Figur a 6.10 Gráfica comparativa entr e las c onc entr aciones mensuales de PM1 0 y velocidad del viento en la estac ión de Puente Aranda.. Página 44 de 54.

(52) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. En la Figur a 6.11 se muestr a el diagrama de dispersión para la relac ión entr e la prec ipitación y las concentr aciones de mater ial particulado. El coefic iente de correlación R2 de 0.044 calc ulado par a la mis ma establece una correlac ión míni ma entr e las v ariables.. R² = 0.044 18 16. Precipitación (mm). 14 12 10 8 6 4 2 0 40. 60. 80. 100. 120. 140. 160. PM 10 (µg/ m3). Figur a 6.11 Diagrama de dis persión de PM10 y pr ecipit ación en la estación de Puente Ar anda año 2006.. En la Figur a 6.2.3 s e puede obs ervar de forma más c lara la relación que ex iste entre la v elocidad del viento y las c oncentr ac iones atmosfér icas de PM1 0. Por medio de la gr áfic a de dis persión, s e halló una relación inversamente proporcional con un coefic ie nte de c orrelación R2 de 0.402. Basado en lo anter ior, podría afir marse que a mayor veloc idad del viento, menor conc entr ación de PM1 0.. Página 45 de 54. 180.

(53) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. R² = 0.402 180 160. PM10 (ug/ m3). 140 120 100 80 60 40 20 0 1. 1.5. 2. 2.5. 3. 3.5. 4. 4.5. Vel. Viento (m/ s). Figur a 6.12 Diagrama de dis persión de PM10 y v eloc idad del viento en la estación de Puente Ar anda año 2006. Para llegar a una mejor apr oximac ión del efecto de las var iables meteorológicas en las concentr aciones de mater ial particulado se realizó una Regr esión lineal múltiple, en la cual se determinar on los coefic ientes betas apropiados par a expr esar la concentrac ión de PM10 en func ión de la velocidad del v iento y la prec ipitación.. Y = β 1X1 + β 2X 2 Con base en los datos de pr ecipitación, veloc idad del v iento y mater ial partic ulado r egistr ados durante el 2006 en la estación de Puente Aranda, se encontr ó par a el primero de los c as os un coeficiente beta de 0.01 y un niv el de significancia de 0.61;mientras qué par a la veloc idad del viento se presento un coefic iente beta de -0.44 y un niv el de s ignific anc ia de 0.00, lo cual c orr obor a que las c onc entraciones de material particulado que se r egistr an en la c iudad. Página 46 de 54. 5.

(54) Universida d de Los An des Facult ad de Ing e niería Dep artame nto de Ing e niería Civil y A mbiental. IAMB 2 007 10 03. tienen una may or c orrelación c on la v eloc idad del v iento que c on la prec ipitación. 6.3. Corr ecc ión de las Tendencias de PM1 0 en la estac ió n de Puente Ar anda. por factores Meteorológicos . Como s e analizó en el capítulo 6.2, los valores de material particulado que se registran a diar io en las estaciones de monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá dependen de la v eloc idad del viento. En este capítulo s e desarr ollo una corrección de la infor mac ión teniendo en cuenta los rengos de v eloc idad del viento a partir de los c uales los r egistr os de material par ticulado decaen cons ider ablemente. En la Figur a 6.13 se pr es enta una Serie de tiempo con las c onc entraciones mens uales promedio de Material particulado c orr egidas por la Velocidad del viento ( línea oscur a). Par a esta gráfica solo se tuvier on en cuenta los datos de aquellos días en los que la velocidad del v iento promedio fue infer ior a la media ( 2,6 m/s) . Como s e puede observar en la gráfica; la curv a de conc entr ación c orregida ( línea oscur a) por velocidad del viento pr esenta una menor v ariabilidad que la curva original (línea Clara). En el cas o específ ico del 2006, se puede ver c laramente que la velocidad del v iento fue uno de los factor es que influy eron en las c oncentr ac iones bajas de material par ticulado registradas dur ante los mes es de junio y julio, afectando cons ider ablemente los promedios anuales . A pesar de esto sigue siendo ev idente que el 2006 fue un año c ompar ativ amente más limpio que los anter iores .. Página 47 de 54.

(55) Universidad de Los An des Facult ad de Inge niería Departa me nto de Ing e niería Civil yA mbient al. IAMB 2 00 71 0 0 3. 160. PM10 (µg/m3). 140 120 100 80 60 40. Normal. Vel. Viento < 2,6. Figur a 6.13 Serie de tiempo de la conc entración de Mater ial partic ulado en Puente Aranda corregida por la Veloc idad del viento.. Página 48 de 54.