UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
EVALUACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS ATMOSFÉRICAS PM
10Y PM
2, 5PARA LA
FORMULACIÓN DE SU PLAN DE ACCIÓN EN HUANCAYO METROPOLITANO
Tesis
Para optar el Título Profesional de Ingeniero Químico Presentado por:
CAMAYO ORÉ, ARACELLY CANTURIN CABRERA, CARMEN
HUANCAYO - PERÚ 2021
ii TÍTULO
EVALUACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE LAS PARTÍCULAS ATMOSFÉRICAS PM
10Y PM
2,5PARA LA
FORMULACIÓN DE SU PLAN DE ACCIÓN EN
HUANCAYO METROPOLITANO
iii NOMBRE DEL ASESOR
Dr. Venancio Santiago Navarro Rodríguez
iv DEDICATORIA
A Dios, a mis padres Juan y Margoth por sus sabios consejos, por inculcarme valores, por dedicarme tiempo para formarme en lo profesional y en lo personal, por incentivarme para lograr mis metas y objetivos.
Aracelly Camayo Oré
A Dios, a Damaso y Felicia, mis padres que continuamente fueron la luz en los instantes oscuros, que con ternura me han mostrado el camino conveniente y que con su amor y apoyo incondicional convirtieron este logro en el de ellos.
Carmen Canturin Cabrera
v AGRADECIMIENTO
A Dios por regalarnos el milagro de la vida y guiar nuestros caminos para ser hoy personas íntegras y de éxito.
A nuestros queridos padres que son nuestra fuerza y brújula en este camino, y que por su apoyo incondicional somos hoy profesionales y personas con valores.
Durante nuestra etapa universitaria conocimos a personas valorables que han intervenido en el desarrollo de este trabajo y a quienes quiero expresar mi gratitud por el apoyo y la confianza que nos han prestado, por su tiempo y conocimiento de forma desprendida.
Al Ms. Navarro por su asesoría, por su valioso tiempo y por motivarnos en el desarrollo de este trabajo con sabios consejos y sus acertados aportes.
Al Ing. Luis por su esfuerzo dedicado para culminar esta investigación, por brindarnos su apoyo cognitivo, por la conducción experimental y por facilitarnos equipos de alta relevancia para el desarrollo de nuestra tesis.
A todos nuestros catedráticos que durante nuestra estadía como estudiantes nos han regalado lo mejor de sus conocimientos. A nuestros jurados, que nos ayudaron a dar lo mejor de nosotros en la elaboración de esta tesis.
A nuestros amigos que nos han apoyado en diferentes etapas de este trabajo permitiéndonos alcanzar nuestros objetivos.
vi RESUMEN
En el presente trabajo se realizó la evaluación de la concentración de las partículas atmosféricas PM10 y PM2,5 para la formulación de su plan de acción en Huancayo metropolitano, en los meses del 7/02/2018 hasta el 30/01/2019, los puntos evaluados fueron en la Universidad Nacional del Centro del Perú, la municipalidad de Huancayo y la municipalidad de Chilca, la toma de datos se realizó con el sensor Purpleair, estos sensores fueron ubicados en los tres puntos ya mencionados, los cuales emitieron la información a tiempo real, los resultados obtenidos muestran que la concentración de PM2,5 colectados en la UNCP, Huancayo y Chilca sobrepasan los estándares de calidad ambiental el cual establece que para PM2,5 es de 50 µg/m3, la concentración de material particulado PM10 en el año de estudio se encontraron dentro de los estándares de calidad ambiental para el aire siendo 50 µg/m3, la relación de la concentración del material particulado y la humedad es diferente para PM10 y PM2,5; también se observó que el PM10
es directamente proporcional con la humedad relativa, mientras que el PM2,5 es inversamente proporcional con este factor, la concentración del material particulado sobrepaso los estándares de calidad ambiental en los meses de diciembre y enero donde hubo mayor actividad humana por las celebraciones de navidad y año nuevo, de todos los análisis realizados se obtuvo varios puntos en donde el PM2,5 sobrepasa los niveles de estándares de calidad ambiental el cual es perjudicial para la salud y el ambiente.
Teniendo toda esa información el plan de manejo del material particulado PM2,5 y PM10
en Huancayo metropolitano, pretendiendo mejorar permanentemente el estado de la calidad del aire en la cuenca atmosférica de Huancayo metropolitano por un plazo de 5 años, estableciendo medidas y acciones que permitan contar con un programa de vigilancia de calidad de aire y de vigilancia epidemiológica.
Palabras claves: material particulado, humedad relativa, concentración y estándar de calidad ambiental.
vii ABSTRACT
In the present work the evaluation of the concentration of the atmospheric particles PM10 and PM2.5 was carried out for the formulation of its action plan in metropolitan Huancayo, in the months of 02/07/2018 until 01/30/2019, the The evaluated points were in the National University of the Center of Peru, the municipality of Huancayo and the municipality of Chilca, the data collection was carried out with the Purpleair sensor, these sensors were located in the three points already mentioned, which issued the information to In real time, the results obtained show that the concentration of PM2.5 collected in the UNCP, Huancayo and Chilca exceed the environmental quality standards which establish that for PM2.5 is 50 µg/m3, the concentration of PM10 particulate matter in In the year of study, they were found within the environmental quality standards for air, being 50 µg/m3, the relationship of the concentration of the particulate material and the humidity is different for PM10 and PM2.5; It was also observed that PM10 is directly proportional to relative humidity, while PM2.5 is inversely proportional to this factor, the concentration of particulate material exceeded environmental quality standards in the months of December and January where there was greater human activity Due to the Christmas and New Year celebrations, from all the analyzes carried out, several points were obtained where the PM2.5 exceeds the levels of environmental quality standards, which is harmful to health and the environment. Having all this information, the PM2.5 and PM10 particulate material management plan in metropolitan Huancayo, intending to permanently improve the state of air quality in the atmospheric basin of metropolitan Huancayo for a period of 5 years, establishing measures and actions that allow have an air quality surveillance program and epidemiological surveillance.
Key words: particulate material, relative humidity, concentration and environmental quality standard.
viii INTRODUCCIÓN
La contaminación del aire se debe a la inserción de agentes químicos, físicos y biológicos en la atmósfera que generan perturbaciones a la salud de los seres humanos y afectan a todos los seres vivos, asimismo, causan daños al medio ambiente natural o al entorno construido (Hutton, 2014).
En el centro del territorio peruano se encuentra el departamento de Junín que presenta una extensión de 441 972 Km2, limitando en el sur con Huancavelica y Ayacucho, en el norte con Pasco y en el este y oeste con Ucayali, y Lima respectivamente, el 51 % del departamento de Junín corresponde a la Sierra y 49 % a la Selva. Al extremo sur del valle del Mantaro se encuentra la capital de la región, la ciudad incontrastable de Huancayo, que tiene una población de 545 615 habitantes (INEI, 2018).
Uno de los principales problemas que afectan la calidad del aire en Huancayo es el material particulado, siendo considerado una zona de atención prioritaria según el MINAM (Suárez et al., 2017), en los últimos años se incrementaron pacientes por enfermedades producidas por la contaminación atmosféricas por materiales particulados, muchas de estas partículas son originados por el desarrollo de la ciudad, el incremento de la población, polución del aire por el crecimiento del transporte automotriz (Barzola Ramirez, 2010).
Por lo expuesto, en la presente investigación se evaluó la concentración de las partículas atmosféricas PM10 y PM2,5 para formular su plan de acción en Huancayo metropolitano, por lo cual como objetivo general de la investigación fue evaluar el nivel de concentración de las partículas PM10 y PM2,5 que habrá en los diferentes horarios de muestreo y humedad relativa en la calidad de aire en Huancayo Metropolitano, el estudio se divide en tres capítulos, en el primer capítulo se realizó la búsqueda de antecedentes, luego el marco teórico donde se define al origen y tamaño del material particulado, a las principales fuentes de emisión de partículas, los efectos en la salud humana y en el ambiente, a la contaminación atmosférica, a los ECA de aire con el cual se compara los resultados y al sensor Purpleair.
En el segundo capítulo se realizó la parte experimental donde se mencionó a los materiales y equipos utilizados en la toma de concentración del material particulado, también se menciona la metodología experimental donde se describe el procedimiento de recolección de datos en la UNCP, en la municipalidad provincial de Huancayo, en la Municipalidad distrital de Chilca y en el geofísico de Huayao obtenidas con los sensores
ix Purpleair y por último en el capítulo tres se realizó la descripción de resultados que se obtuvieron con los sensores Purpleair a diferentes horarios y a diferentes humedades relativas, por último, la contrastación de hipótesis se realizó con el análisis de T de Student y coeficiente de correlación de Pearson.
x OBJETIVOS
Objetivo general:
Evaluar el nivel de concentración de las partículas PM10 y PM2,5 que habrá en los diferentes horarios de muestreo y humedad relativa en la calidad de aire en Huancayo Metropolitano.
Objetivos específicos
• Determinar el nivel de concentración de material particulado PM10 y PM2,5 a diferentes horarios del día en el aire de Huancayo metropolitano.
• Determinar el nivel de concentración de las partículas PM10 y PM2,5 a diferentes humedades relativas en Huancayo Metropolitano.
• Evaluar y determinar el cumplimiento de los ECA-Aire del material particulado PM2,5 y PM10 como indicador de contaminación del aire de Huancayo metropolitano.
• Proponer un plan de acción de manejo del material particulado PM2,5 y PM10
en Huancayo metropolitano.
xi SIMBOLOGÍA UTILIZADA
ECA: Estándares de calidad ambiental LMP: Límites máximos permisibles
NASA: Planta de tratamiento de aguas residuales PM: Material particulado
MP10: Partículas gruesas menores a 10 𝜇𝑚 MP2,5: Partículas finas menores a 2,5 𝜇𝑚 TSP: Partículas suspendidas totales
DIGESA: Dirección general de salud ambiental ICAP: Indicé de calidad del aire por partículas UNCP: Universidad nacional del centro del Perú 𝜇𝑔 : Microgramos
𝜇𝑔
𝑚3: Microgramos sobre metros cúbicos 𝑛𝑚: Nanómetros
𝜇𝑚 : Micrómetros
xii INDICE DE CONTENIDO
TÍTULO ... ii
NOMBRE DEL ASESOR ... iii
DEDICATORIA ... iv
AGRADECIMIENTO ... v
RESUMEN ... vi
ABSTRACT ... vii
INTRODUCCIÓN ... viii
OBJETIVOS ... x
SIMBOLOGÍA UTILIZADA ... xi
INDICE DE CONTENIDO ... xii
ÍNDICE DE TABLAS ... xiv
ÍNDICE DE FIGURAS ... xv
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA ... 17
1.1. Antecedentes de la investigación ... 17
1.2. Marco teórico ... 23
1.2.1. Origen y tamaño del material particulado en la atmosfera ... 23
1.2.2. Fuentes de emisión principales ... 26
1.2.3. Efectos del material particulado ... 32
1.2.4. Partículas (PM) ... 37
1.2.5. Humedad relativa ... 41
1.2.6. La atmósfera ... 42
1.2.7. Contaminación atmosférica ... 44
1.2.8. Estándares de la calidad del aire ... 45
1.2.9. Número de puntos de muestreo ... 46
1.2.10. Tiempo de muestreo ... 47
1.2.11. Sensor PMS5003 ... 49
xiii
1.2.12. Chip ESP8266 ... 52
1.2.13. Sensor BME280 ... 52
1.2.14. Plan de acción ... 53
1.3. Marco conceptual: ... 54
2. PARTE EXPERIMENTAL ... 55
2.1. Materiales y equipos ... 55
2.2. Metodología experimental ... 55
2.2.1. Procedimiento de recolección de datos ... 55
3. TRATAMIENTO DE DATOS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS ... 60
3.1. Resultados ... 60
3.1.1. Material particulado a diferentes horarios ... 60
3.2. Contrastación de hipótesis ... 86
3.2.1. Prueba de normalidad ... 87
3.2.2. Contrastación de la hipótesis de la investigación ... 99
3.3. Discusión de resultados ... 103
3.3.1. Material particulado PM10 y PM2,5 a diferentes horarios de muestreo ... 103
3.3.2. Material particulado PM10 y PM2,5 a diferentes humedades relativas .... 109
4. CONCLUSIONES ... 115
5. RECOMENDACIONES ... 116
6. BIBLIOGRAFÍA ... 118
7. ANEXOS ... 123
xiv ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Fuentes de emisión de material particulado a nivel nacional 26
Tabla 2. Estándares de calidad del aire. 45
Tabla 3. Número de puntos de muestreo 46
Tabla 4. Ubicación de los puntos de muestreo. 56
Tabla 5. Descripción estadística de las concentraciones del PM10 colectados en la
UNCP 87
Tabla 6. Descripción estadística de PM2,5 colectados en la UNCP. 89 Tabla 7. Descripción estadística del PM10 de la municipalidad de Huancayo. 91 Tabla 8. Descripción estadística del PM2,5 colectados en Huancayo. 93 Tabla 9. Descripción estadística de las concentraciones del PM10 colectadas en
Chilca. 95
Tabla 10. Descripción estadística de las concentraciones del PM2,5 de la
municipalidad de Chilca. 97
Tabla 11. correlación de Pearson del material particulado PM10 y PM2,5 medidos en
Huancayo Metropolitano. 99
Tabla 12. Análisis de la correlación de Pearson para el horario de muestreo. 100 Tabla 13. Análisis de la correlación de Pearson para la Humedad relativa. 101
Tabla 14. Estadísticas descriptivas. 102
Tabla 15. Estadísticas descriptivas. 102
xv ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. El sistema respiratorio que muestra el grado de penetración de las
partículas. ¡Error! Marcador no definido.
Figura 2. Fuentes que liberan el material particulado a la atmosfera.¡Error! Marcador no definido.
Figura 3. composición y estructura de la atmosfera. ¡Error! Marcador no definido.
Figura 4. Material particulado PM10 colectados en la UNCP por días de todo el año.
¡Error! Marcador no definido.
Figura 5. Material particulado PM10 colectados en la UNCP por días de enero. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 6. Material particulado PM10 colectados en la UNCP por horas. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 7. Material particulado PM10 colectados en la UNCP por semanas. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 8. Material particulado PM10 colectados en la UNCP por meses. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 9. Material particulado PM10 colectados en la UNCP por año.¡Error! Marcador no definido.
Figura 10. Material particulado PM2,5 colectados en la UNCP por días de todo el año
¡Error! Marcador no definido.
Figura 11. Material particulado PM2,5 colectados en la UNCP por días de enero ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 12. Material particulado PM2,5 colectados en la UNCP por horas. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 13. Material particulado PM2,5 colectados en la UNCP por semanas. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 14. Material particulado PM2,5 colectados en la UNCP por meses. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 15. Material particulado PM2,5 colectados en la UNCP por año. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 16. Concentración del material particulado en función de la humedad en la
UNCP. ¡Error! Marcador no definido.
Figura 17. Material particulado PM10 colectados en HYO por días de todo el año.
¡Error! Marcador no definido.
xvi Figura 18. Material particulado PM10 colectados en HYO por días de enero. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 19. Material particulado PM10 colectados en HYO por horas.¡Error! Marcador no definido.
Figura 20. Material particulado PM10 colectados en HYO por semanas. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 21. Material particulado PM10 colectados en HYO por meses.¡Error! Marcador no definido.
Figura 22. Material particulado PM10 colectados en HYO por año.¡Error! Marcador no definido.
Figura 23. Material particulado PM2,5 colectados en HYO por días de todo el año.
¡Error! Marcador no definido.
Figura 24. Material particulado PM2,5 colectados en HYO por días de diciembre.¡Error!
Marcador no definido.
Figura 25. Material particulado PM2,5 colectados en HYO por días de enero ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 26. Material particulado PM2,5 colectados en HYO por horas.¡Error! Marcador no definido.
Figura 27. Material particulado PM2,5 colectados en HYO por semanas. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 28. Material particulado PM2,5 colectados en HYO por meses.¡Error! Marcador no definido.
Figura 29. Material particulado PM2,5 colectados en HYO por año¡Error! Marcador no definido.
Figura 30. Material particulado en función de la humedad.¡Error! Marcador no definido.
Figura 31. Material particulado PM10 colectados en Chilca por días de todo el año.
¡Error! Marcador no definido.
Figura 32. Material particulado PM10 colectados en Chilca por días de enero. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 33. Material particulado PM10 colectados en Chilca por horas.¡Error! Marcador no definido.
Figura 34. Material particulado PM10 colectados en Chilca por semanas. ¡Error!
Marcador no definido.
xvii Figura 35. Material particulado PM10 colectados en Chilca por meses. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 36. Material particulado PM10 colectados en Chilca por año.¡Error! Marcador no definido.
Figura 37. Material particulado PM2,5 colectados en Chilca por días de todo el año.
¡Error! Marcador no definido.
Figura 38. Material particulado PM2,5 colectados en HYO por días de diciembre.¡Error!
Marcador no definido.
Figura 39. Material particulado PM2,5 colectados en HYO por días de enero ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 40. Material particulado PM2,5 colectados en Chilca por horas. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 41. Material particulado PM2,5 colectados en Chilca por semanas. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 42. Material particulado PM2,5 colectados en Chilca por meses. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 43. Material particulado PM2,5 colectados en Chilca por año.¡Error! Marcador no definido.
Figura 44. Concentración del material particulado en función de la humedad. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 45. Prueba de normalidad normal. ¡Error! Marcador no definido.
Figura 46. Prueba de normalidad de las concentraciones PM2,5 en la UNCP. ¡Error!
Marcador no definido.
Figura 47. Grafica de probabilidad normal del PM10 colectadas en Huancayo. 92 Figura 48. Prueba de normalidad de la concentración PM2,5 colectados en Huancayo
¡Error! Marcador no definido.
Figura 49. Prueba de la normalidad normal del PM10 colectados en Chilca. 96 Figura 50. Prueba de normalidad del PM2,5 colectados en Chilca.¡Error! Marcador no definido.
Figura 51. Material particulado PM10 y PM2,5 en la UNCP.¡Error! Marcador no definido.
Figura 52. Material particulado PM10 y PM2,5 en la municipalidad de Huancayo. 105 Figura 53. Material particulado PM10 y PM2,5 en la municipalidad de Chilca. ¡Error!
Marcador no definido.
xviii Figura 54. Humedad Vs material particulado PM10 y PM2,5 colectados en la UNCP.
¡Error! Marcador no definido.
Figura 55. Relación del material particulado y la humedad colectados en la UNCP.
¡Error! Marcador no definido.
Figura 56. Humedad Vs material particulado PM10 y PM2,5 colectados en la
municipalidad de Huancayo. ¡Error! Marcador no definido.
Figura 57. Correlación del material particulado y la humedad colectados en
Huancayo ¡Error! Marcador no definido.
Figura 58. Humedad Vs material particulado PM10 y PM2,5 colectados en la
municipalidad de Chilca. ¡Error! Marcador no definido.
Figura 59. Correlación del material particulado y la humedad colectados en la
municipalidad de Chilca. ¡Error! Marcador no definido.
19 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
1.1. Antecedentes de la investigación
Lizarraga et al., (2019) evaluó la dispersión de PM2,5 emitida por restaurantes de pollo asado alrededor del Área Metropolitana de la ciudad de Huancayo, Perú. Se emplearon datos topográficos con 30 m de resolución, datos meteorológicos de superficie y estructura vertical. Las características principales de las fuentes de emisión también se utilizaron como entrada en el modelo AERMOD. Luego, para evaluar la eficiencia del modelo, se utilizó como referencia datos de muestreadores de material particulado en tres sitios urbanos del área metropolitana de Huancayo (denominados HYO, UNCP y CHI). Los resultados mostraron la asociación de la velocidad y dirección del viento con la dispersión predominante de PM2,5. Se registraron diferencias entre los sitios, pero CHI mostró los valores más altos. Las concentraciones del modelo AERMOD fueron más bajas que las muestreadas, principalmente porque el modelo solo se centró en los restaurantes, mientras que los muestreadores recolectaron material particulado de todos los demás emisores. AERMOD proporcionó opciones óptimas para modelar la dispersión de la contaminación del aire en las regiones montañosas para la gestión de la calidad del aire.
Mosqueira, (2019) evaluó la concentración de PM2,5 y PM10 en la construcción de la carretera Chota – Cochabamba en cinco puntos de seguimiento:
Chancadora Doñana, Plaza de Armas de Lajas, Chancadora Ajipampa, Cantera El Molino y Plaza de Armas de Cochabamba, el trabajo se realizó en los meses de abril-diciembre de 2012 a abril-octubre-diciembre de 2013. Para determinar la concentración de PM se utilizó el equipo HANDHELD 3016AQ y la concentración de PM se analizó durante doce horas. En los cinco puntos de seguimiento los valores de material particulado PM2,5 y PM10 no superaron los Estándares de Calidad Ambiental (ECA); sin embargo, en los puntos de la Plaza de Armas de Lajas, Trituradora Ajipampa, Cantera El Molino y Plaza de Cochabamba superón el 50 % de los límites máximos permisibles de ECA para PM2,5. De igual modo para el PM10 en el Molino Triturador y Cantera Ajipampa, superó el 50 % de la Norma de Calidad Ambiental (ECA). En conclusión, después de evaluar el material particulado PM2,5 y PM10 en la construcción de la carretera Chota - Cochabamba en Cajamarca se evidencia que el material particulado no
20 excede el Estándar de Calidad Ambiental (ECA), pero su presencia podría ser peligrosa para el bienestar de la población y del ecosistema.
Zalakeviciute et al., (2018) estudiaron el impacto de la humedad relativa (HR) en las concentraciones medias diarias de PM2,5 en varios sitios de una ciudad sudamericana de tamaño medio a gran altura durante un período de nueve años.
En este trabajo, mostraron que existe una correlación positiva entre las concentraciones urbanas promedio diarias de PM2,5 y la HR en áreas centrales con mucho tráfico, y una correlación negativa en las afueras de la ciudad en más áreas industriales. Mientras que, en los sitios de tráfico, los fuertes eventos de precipitación (≥ 9 mm) jugaron un papel importante en la eliminación de la contaminación de PM2,5, en las afueras de la ciudad, las concentraciones de PM2,5
disminuyeron al aumentar la HR independientemente de la acumulación de lluvia.
Es de esperar un aumento de las concentraciones de PM2,5 en cualquier ciudad altamente motorizada donde hay alta HR y falta de precipitaciones fuertes, especialmente en países en desarrollo y de rápido crecimiento con alta motorización debido a la mala calidad del combustible. Finalmente, se proponen dos modelos, basados en un algoritmo de regresión logística, para describir el efecto de la lluvia y la HR en PM2,5, cuando la fuente de contaminación está basada en el tráfico vs la industria.
Suárez Salas et al., (2017) caracterizaron la composición química de las PM atmosféricas muestreadas en una estación ubicada en el centro urbano de la ciudad de Huancayo. Se tomaron muestras de PM con un muestreador de bajo volumen (PARTISOL FRM2000) y filtros de 47 mm, en los meses agosto de 2007 y enero, abril y mayo de 2008. Se identificó la concentración de partículas menores a 10 um, partículas menores a 2,5 um, asimismo se analizó la composición química hasta 38 elementos, mediante la técnica de Fluorescencia de Rayos X (XRF). En el caso de (MP2,5) se realizaron análisis adicionales para composición iónica: nitratos (NO3-), sulfatos (SO4=) y especies carbonáceas:
carbono orgánico (COrg) y carbono elemental (CE). Los resultados de PM10 (64,54
± 30,87 µg/m3) y PM2,5 (34,47 ± 14,75 µg/m3) fueron superiores al estándar anual de calidad del aire peruano, de estos el PM2,5 fue el que registró valores superiores a otras ciudades importantes. También se registraron valores más altos de PM10 y
21 PM2,5 durante la época seca. La determinación de la composición química mostró que los elementos geológicos (8 %), metales (12 %) y metaloides (7 %) fueron los elementos más abundantes en el PM10 y los no metales (4 %), iones (11 %) y especies carbonáceas (44 %) en el PM2,5. En conclusión en este estudio se confirma el problema de PM en la ciudad de Huancayo, pero brinda evidencia importante del mayor riesgo de PM2,5 para la salud de su población, siendo el sector transporte una de las fuentes de emisión más importantes.
Osama et al., (2016) estudiaron el efecto de la humedad relativa en las concentraciones de partículas contaminantes en suspensión (diámetro de materia particulada inferior a 10 μm (PM10) y partículas suspendidas totales (TSP)) para la estación de la plaza Al-Andalus (Comercial-Residencial) en Bagdad. ciudad, mediante el uso de métodos y programas estadísticos. Se encontró que la relación entre la humedad relativa y las partículas en suspensión (PM10, TSP) es una correlación extrusiva (positiva) para todas las horas de estudio. Y encontró que las concentraciones más altas de partículas en suspensión (PM10, TSP) cuando las horas del estudio de la mañana y la noche se informaron en los días (20/6, 22/7, 15/8) de los meses de verano, seguidas de las horas días (18/3 , 17/4, 20/5) de los meses de primavera y luego los días de la hora (17/9, 22/10, 14/11) de los meses de otoño, y concentraciones más bajas de las partículas en suspensión (PM10, TSP) cuando las horas del estudio matutino y vespertino informadas en los días (17/12, 17/1, 15/2) de los meses de invierno. Y que las concentraciones de partículas en suspensión (PM10, TSP) durante las horas altas de la mañana, y en la tarde fueron pocas, y se encontró que se superan en las concentraciones de partículas en suspensión (PM10, TSP) determinantes mundiales y locales a la mañana y horas de estudio vespertino a días (20/6, 22/7, 15/8), ya sea en horas de estudio a días (17/12, 17/1, 15/2) Las concentraciones de partículas suspendidas PM10 determinantes locales y del mundo oscilatorio y dos para las concentraciones, la TSP fue más alta que la mundial y menor que el determinante local. Pero cuando las horas y días de estudio (18/3, 17/4, 20/5) las concentraciones de PM10 eran más altas que las del mundo y las concentraciones locales determinantes de TSP eran más altas que las mundiales y menos que el determinante local fijado para la estación. Pero cuando las horas de estudio a los días (17/9, 22/10, 14/11) fueron concentraciones de PM10 superiores al
22 determinante mundial y local y las concentraciones de TSP fue superior al determinante mundial y determinante local oscilatorio para la estación de Plaza Al-Andalus.
Rojano et al., (2015) recolectaron las muestras de PM2,5, PM10 y partículas suspendidas totales en la mina a cielo abierto en Cerrejón al norte de Colombia, las mediciones se realizaron 24 horas cada 6 días utilizando un muestreador de aire PM10, TSP High Volume y PM2,5. Las concentraciones para PM10 oscilaron entre 11,96 μg/m3 y 100,05 μg/m3, el TSP presento concentraciones de 18,20 μg/m3 a 198,2 μg/m3; mientras que, para el PM2,5 sus concentraciones oscilaron entre 54,50 μg/m3 a 3,37 μg/m3. La relación de PM10/TSP oscilo entre 0,12 - 0,93 y la relación de PM2,5/PM10 osciló entre 0,33 - 0,51. Finalmente advirtieron correlaciones lineales significativas con R = 0,81; 0,85; 0,77; 0,71;0,69 entre TSP y PM10.
Blanco et al., (2015) tuvieron como objetivo establecer si el efecto de barrido reduce la relación PM2,5/PM10 en períodos de lluvia en contraste con los periodos de estiaje, en la localidad Kennedy en Bogotá. En horas de lluvia la proporción media de material particulado PM2,5/PM10 por hora fue de 0,36 con un máximo de 0,96; en horas secas la relación PM2,5/PM10 fue de 0,41 y se redujo a 0,36. Por otro lado, la relación media diaria de PM2,5/PM10 fue de 0,36 con un máximo diario de 0,79. Finalmente, la media diaria en días secos (0,34) fue menor que en días de lluvia (0,39).
González et al., (2015) El material particulado se evaluó con meteorología, mezclando la altura y la variación de la fuente en la ciudad andina tropical de Manizales. Las más altas concentraciones de PM10 se observaron en áreas con la mayor densidad vehicular con valores de 18 μgm-3 a 69 μgm-3. Los factores meteorológicos influyeron en las concentraciones de PM10, estas mostraron una asociación negativa con la precipitación (r = -0,38) y la humedad relativa (r = - 0,47), y una asociación positiva con la temperatura (r = 0,40). Durante un período de muestreo de 24 horas, con intervalos de 30 segundos, percibieron que el aumento de la altura de mezcla de 900 m a 1600 m en el mediodía sobre el centro de la ciudad diluyó la emisión de la hora pico del tráfico vehicular.
23 Rojano et al., (2013) determinaron concentraciones de partículas suspendidas totales y partículas con un tamaño inferior a 10 μm y 2,5 μm en la ciudad de Riohacha en Colombia. Los resultados mostraron que la concentración promedio de PM2,5 fue de 14,57 μg/m3; mientras que la concentración promedio de PM10 osciló entre 43,69 μg/m3 y 19,47 μg/m3. Finalmente, la relación de PM10/PST osciló entre 0,50 μg y 0,68 μg.
Morales et al., (2012) realizaron el muestro del material particulado en la parte noroeste de Maracaibo cada seis días. El promedio anual (± DE) de las concentraciones fue de 36,2 ± 27,3 (PM2,5) y 80,8 ± 53,5 (PM10). Las concentraciones de PM10 y PM2,5 estuvieron por encima de las pautas anuales de calidad del aire EPA-USA (50 μg/m3 para PM10 y 15 μg/m3 para PM2,5) y pautas diarias (150 μg/m3 para PM10 y 65 μg/m3 para PM2,5); los valores diarios fueron mayores en 10 % a la EPA-USA para PM10 y 16 % a la EPA-USA para PM2,5 en el período de muestreo. Finalmente, la relación de PM2,5/PM10 fue 0,45 μg/m3 que indica la influencia directa de fuentes de combustión.
Roy et al., (2012) monitorearon la calidad del aire de Talcher, Orissa-India enfocándose en el estudio del material particulado PM10. El muestreo se realizó simultáneamente dos veces por semana. Los resultados indicaron niveles severos de contaminación del aire respecto al PM10, mostrando concentraciones promedio anuales de 150 ± 36 μg/m3, 144 ± 29 μg/m3, 106 ± 35 μg/m3, 191 ± 61 μg/m3, 60
± 15 μg/m3 y 90 ± 28 μg/m3.
Rojano et al., (2012) analizaron las concentraciones de PM10 en Riohacha, Colombia. Compararon dos métodos de muestreo simultáneo. El muestreador de alto volumen PM10, Graseby Andersen y un nefelómetro DataRam 4. Utilizando el primer muestreador observaron concentraciones de PM10 de 25,09 μg/m3 y 36,64 μg/m3, mientras que al utilizar el segundo muestreador las concentraciones promedio de PM10 fueron de 23,64 μg/m3 y 36,86 μg/m3, estos últimos resultados demostraron que el método fotométrico puede determinar concentraciones de PM10 en condiciones ambientales.
24 Pérez et al., (2012) registraron la concentración de partículas suspendidas totales y de partículas fraccionadas respirables PM10 el municipio de Cunduacán, Tabasco. La concentración máxima de PST fue de 335,45 μgm-3 mientras que el valor mínimo fue de 4,39 μgm-3, el PM10 excedió lo establecido de 150 μgm-3, detectando un problema de contaminación con respecto a las partículas en Tabasco.
Góngora et al., (2016) monitorearon las emisiones de polvo en la Planta productora de Hidrato de Cal ¨La Yaya¨, con el propósito de desarrollar un plan de acción para disminuir las emisiones de material particulado a la atmósfera, asimismo, detectaron las áreas de influencia directa, donde la calidad del aire se ve afectado por fuentes emisoras de contaminantes como escape de gases y polvo a la atmósfera, los cuales se ven afectados por las condiciones naturales del entorno y factores meteorológicos (dirección y velocidad del viento), esto provoca que el aire muestreado presente grandes concentraciones de material particulado, Ca y Si, sobrepasando los límites máximos permisibles establecidos. En base a estos resultados, los investigadores brindaron recomendaciones para disminuir el impacto ambiental negativo que genera la producción de hidrato de cal.
Ryan, (2012) estudiaron la calidad del aire de Santiago, enfatizándose en la concentración y evolución de los contaminantes atmosféricos primarios y secundarios, comparándolo con la compilación de emisiones del plan de prevención y descontaminación de la Región Metropolitana (PPDA), que presenta como fin disminuir la contaminación del aire en 14 años, asimismo, el investigador analiza los antecedentes y experiencias aportadas por CONAMA que reformulan el plan y compromiso del PPDA.
De la cruz lezama, (2015) en su estudió aplicó el método de Economopoulos para estimar las concentraciones de contaminantes atmosféricos de fuentes móviles en la ciudad de Huancayo para compararlos con los estándares nacionales de Calidad del Aire. Para ello se determinó la muestra que fue de 539 autos, asimismo se consideró un nivel de confianza del 98% y un error máximo permisible del 5%. Posterior a la comparación, se determinó que la concentración de contaminantes atmosféricos producidos por fuentes móviles en la ciudad de
25 Huancayo excedía el estándar nacional de Calidad Ambiental del Aire. En el 2012, el Parque Autónomo de Huancayo emitió a la atmósfera 56.286,14 toneladas de contaminantes, de los cuales el monóxido de carbono (CO) representó el 54,21%
(16.379,58 toneladas anuales). Los compuestos orgánicos volátiles (COV) representaron el 29,10% (30.514,40 t/año). Las mayores emisiones de contaminantes son causadas por los vehículos a gasolina, con una emisión promedio anual de 0,73 toneladas por vehículo, seguido de los vehículos diésel con 0,34 toneladas y los vehículos a gasolina con solo 0,26 toneladas.
Arciniégas, (2012) revisó la literatura relacionada con los efectos del material particulado presente en la atmósfera, equipos para monitorearlos, aplicaciones técnicas complementarias y técnicas de control. La presencia de este contaminante en la atmósfera puede causar diversos efectos sobre la vegetación, los materiales y los seres humanos, incluido el oscurecimiento de la visión atmosférica causado por la absorción y difusión de la luz. Asimismo, la presencia de material particulado se asoció con un mayor riesgo de muerte por causas cardiorrespiratorias en muestras de adultos. Además de medir la concentración de este contaminante, es necesario evaluar su comportamiento en el espacio y el tiempo, vinculándolo a los fenómenos meteorológicos, composición química y fuentes, para orientar las estrategias de control y monitoreo de las autoridades.
Ambientalistas interesados.
1.2. Marco teórico
1.2.1. Origen y tamaño del material particulado en la atmosfera A. Contaminación del aire
La contaminación del aire se puede definir como la aparición de compuestos químicos en el aire atmosférico que son tóxicos y están presentes en concentraciones que pueden ser perjudiciales para los animales, la vegetación, los edificios y los seres humanos. En términos generales, la contaminación del aire sugiere la presencia de compuestos químicos en el aire, que originalmente no estaban presentes pero que han provocado una disminución en la calidad del aire. La contaminación del aire también causa cambios adversos en la calidad de vida en la Tierra a
26 través del calentamiento global y el agotamiento de la capa de ozono.
Dependiendo de la fuente, forma y condición bajo la cual se generan los contaminantes, estos tienen características diferentes que hacen que su distribución y efectos sean diversos. Los contaminantes gaseosos comunes son los óxidos de azufre (especialmente SO2), óxidos de nitrógeno (incluidos NO y NO2), compuestos orgánicos volátiles (COV) y monóxido de carbono (CO). Estos contaminantes gaseosos se agrupan en contaminantes primarios y secundarios. Los contaminantes primarios (por ejemplo, CO, CO2, NO2 y SO2) son los contaminantes que son liberados de forma directa a la atmósfera, generalmente de fuentes domésticas, industriales o de transporte, mientras que los contaminantes secundarios son gases y partículas que también se forman en la atmósfera. atmósfera, en gran parte de los contaminantes primarios. Por ejemplo, la descomposición de aerosoles de nitrato de amonio, ácidos sulfúricos e hidrocarburos da como resultado gases de óxido de nitrógeno atmosférico, azufre atmosférico y generación de ozono (O3), respectivamente (Ukaogo et al., 2020).
El alcance del daño causado por los contaminantes del aire depende principalmente de su composición química, como la capacidad oxidante, la solubilidad, la concentración y la susceptibilidad de la persona o cosa afectada. Para los seres humanos, los gases de SO2 pueden dañar la piel y las vías respiratorias superiores porque son solubles en agua; mientras que el O3 y el NO2 pueden penetrar más en los pulmones debido a su menor solubilidad. El CO es un gas altamente soluble incoloro, inodoro, y no irritante que tiene una mayor afinidad por la hemoglobina en comparación con el oxígeno, por lo que pasa fácilmente al torrente sanguíneo para formar carboxihemoglobina con efectos perjudiciales. Las PM se clasifican normalmente por su tamaño o diámetro aerodinámico: PM10 denota partículas de 10 mm de diámetro; Las partículas de PM2.5 son de 2.5 mm de diámetro; y las partículas PM0.1 tienen un diámetro de 0.1 mm.
Las partículas grandes que son visibles como polvo pueden ser transportadas por el viento y depositarse en edificios, estructuras y en los ojos humanos. Varios contaminantes dañinos para la salud, como los hidrocarburos poliaromáticos (HAP) y los contaminantes orgánicos
27 persistentes (COP), se encuentran comúnmente en las emisiones de la combustión incompleta de materiales orgánicos. Sin embargo, estos contaminantes pueden unirse a las partículas, viajar largas distancias y depositarse en el medio ambiente causando daños graves. Por lo tanto, la contaminación del aire se considera el más grave de los tipos de contaminación (Ukaogo et al., 2020).
B. Origen del material particulado
La naturaleza de las partículas suspendidas en el aire (PM) pueden ser primaria o secundaria. Las partículas primarias se emiten directamente a la atmósfera, ya sea por procesos naturales o antropogénicos, mientras que las partículas secundarias tienen un origen predominantemente artificial y se forman a partir de la oxidación y las reacciones posteriores de óxidos de nitrógeno y SO2 en la atmósfera. La industrialización y los altos volúmenes de tráfico significan que predominan las fuentes antropogénicas, especialmente en las zonas urbanas. Los que más generan material particulado a la atmosfera son el tráfico, las centrales eléctricas, las fuentes de combustión industriales y residenciales, el polvo fugitivo industrial, la carga-descarga de mercancías a granel, las actividades mineras, los incendios forestales provocados por humana, las fuentes de no combustión como construcción de edificios y canteras (Araújo et al., 2014).
C. Tamaño del material particulado
El material particulado (PM), también llamada contaminación de partículas, es un término general para partículas extremadamente pequeñas y gotas de líquido en la atmósfera. Su tamaño es una propiedad algo esquiva. Se utilizan varias métricas definidas operacionalmente, quizás el diámetro aerodinámico más común. Una partícula con un diámetro aerodinámico de 1μm exhibirá las mismas propiedades de inercia que una esfera con un diámetro de 1 μm y una densidad de 1 gcm–3, independientemente del tamaño, forma o densidad real de la partícula. Se observa comúnmente una distribución de tamaño trimodal en la atmósfera inferior, con un modo de
28 nucleación (<0,1 de diámetro), un modo de acumulación (~ 0,1 μm a 2 μm) y un modo grueso (> 2 μm). Las partículas secundarias se forman en el modo de nucleación o, más comúnmente, el material se condensa en partículas existentes. Las partículas crecen en el modo de acumulación a través de la coagulación y la condensación. Las partículas primarias generadas mecánicamente se emiten principalmente en el modo grueso, se dividen en dos tamaños (Bloss, 2014).
• PM2,5 (partículas finas): d ≤ 2,5 m
• PM4 (diámetro aerodinámico ≤ 4 µm)
• PM10 (partículas gruesas): d ≤ 10 m 1.2.2. Fuentes de emisión principales
Las fuentes del material particulado (PM) en el aire comprenden las industrias manufactureras, los edificios públicos y el sector laboral, específicamente la agricultura y silvicultura particularmente arado. El 31
% de las emisiones de PM10 comprenden los sistemas de calefacción domésticos y la incineración de residuos. Sin embargo, las partículas transportadas por el aire también son liberadas por vehículos de motor, principalmente motores diesel comprendiendo el 13 % de las emisiones de PM10 (Pénard Morand y Annesi Maesano, 2012).
Tabla 1.
Fuentes de emisión de material particulado a nivel nacional Zona
prioritaria Principales fuentes de contaminación Arequipa Las ladrilleras, parque automotor
(automóviles), cementeras
Abancay Fuentes móviles, natural y de área (los servicios y comercios)
Ayacucho Fuente natural, móviles y de área (los servicios y comercios)
Cajamarca Parque automotor (vehículos), fuente de área y natural.
Chimbote La industria pesquera
Chachapoyas Cepilladoras y aserradoras, fuentes de área (panaderías y pollerías)
Cusco Ladrilleras, Parque automotor (vehículos), Huancayo Parque automotor (vehículos)
Huancavelica Fuentes móviles, fuente natural, y de área (servicios y comercio)
Huánuco Canteras Parque automotor (vehículos) Huaraz Parque automotor (vehículos) ladrilleras Ica Parque automotor, fuente natural
29
Ilo Acería de cobre
Iquitos Parque automotor (motocicletas), refinación de petróleo y generación eléctrica,.
Juliaca Fuentes móviles, naturales, y de área, ladrilleras
La oroya Acería de concentrados de minerales (Cobre, Zinc y Plomo), fuente natural y de área (entre ellos comercios y servicios)
Lima-callao Industrias y Parque automotor (vehículos) Moquegua Fuente natural y de área (panaderías,
pollerías), Parque automotor Pisco Industria pesquera
Piura Parque automotor (diferentes vehículos) Trujillo Parque automotor (vehículos), industrias,
ladrilleras, briquetas de carbón, quema de caña de azúcar
Pucallpa Carboneras y Aserraderos
Puno Fuentes móviles, naturales y de área.
Tacna Parque automotor (vehículos) y ladrilleras Tarapoto Fuentes móviles, naturales y de área (servicios
y comercios)
Tumbes Fuentes de área (panaderías, pollerías) y cultivo de arroz,
Fuente: (Ministerio del Ambiente, 2014).
A. Urbanización e industrialización
Desde la era de la revolución industrial, el hombre ha seguido introduciendo materiales peligrosos en el medio ambiente a un ritmo alarmante. La industrialización, la urbanización, el desarrollo económico y el medio ambiente están conectados por una combinación de impactos positivos y negativos. Generalmente, en muchos países, la urbanización y el rápido crecimiento económico ocurren donde se ha observado el movimiento de poblaciones de pueblos a ciudades y pueblos. La degradación ambiental es una de las consecuencias de la urbanización descontrolada en los países en desarrollo. Esto ocurre muy rápidamente, lo que resulta en una miríada de otros problemas, como la contaminación excesiva del aire, la contaminación del agua, el aumento de los desafíos para la eliminación de desechos y las tierras de cultivo infértiles (Ukaogo et al., 2020).
La industrialización rápida, la modernización y la urbanización tienen más probabilidades de causar contaminación ambiental en todo el mundo, pero el impacto es mayor en las naciones en desarrollo. Los
30 recursos hídricos están comenzando a disminuir, y con un aumento de la población, existe la posibilidad de una mayor reducción o incluso de agotamiento debido a la indiferencia por la conservación del agua y el consumo derrochador de agua. Además, la contaminación conduce a la polución de los cuerpos de agua, haciéndolos no potable. Además, las descargas de desechos en la tierra y los cuerpos de agua debido a la industrialización son abrumadoras. Con la rápida urbanización e industrialización, enormes cantidades de aguas residuales, metales pesados, lodos tóxicos y solventes ingresan a los arroyos y ríos, contaminándolos. La urbanización ha multiplicado el crecimiento de los automóviles y los vehículos de motor, lo que preocupa severamente por la contaminación atmosférica. Finalmente, la industrialización aboga por la destrucción drástica del hábitat mediante la tala de árboles para su madera, la construcción de carreteras y la construcción de viviendas, todo lo cual contribuye a la destrucción de los ecosistemas y a la extinción de algunas especies animales y vegetales (Ukaogo et al., 2020).
B. Minería y exploración
El proceso de minería y exploración genera diversos grados de contaminación que afectan la calidad del aire, el agua y la tierra. El grado de contaminación depende de la fase y la magnitud del trabajo que se lleve a cabo en el sitio. La excavación del sitio de la mina por sí sola puede producir material de desecho, formar sumideros y resultar en la pérdida de hábitat. En el proceso de extracción de un material valioso en particular, como el mineral de oro, otros elementos tóxicos como el plomo (Pb) podrían entrar en erupción y causar contaminación tanto del suelo como del agua. Aunque la exploración de minerales puede provocar una ligera contaminación, las diferentes etapas de la exploración a gran escala pueden resultar en una contaminación más intensa del suelo, el agua y el aire. La contaminación es aún mayor cuando proviene de una explotación a gran escala de rocas, petróleo y calizas utilizadas en diferentes obras de construcción. En la mayoría de los estados productores de petróleo de los países africanos, los vándalos se han dedicado a la rotura ilegal de oleoductos y al desvío de petróleo para refinarlo en refinerías ilegales. La mayoría de las veces, estas refinerías ilegales son incendiadas por agencias
31 de seguridad con la intención de detener el abastecimiento de combustible.
Sin embargo, esta actividad de combustión produce enormes cantidades de compuestos de carbono, compuestos de azufre, contaminantes orgánicos y metales tóxicos que presentan graves consecuencias no solo para el medio ambiente sino también para la vida terrestre y acuática. Por ejemplo, se observa lluvia ácida, la intensidad del calor aumenta debido a la presencia de gases de efecto invernadero y se produce la muerte de peces y otros animales acuáticos en las aguas superficiales. Las fábricas de cemento y las operaciones mineras en las canteras de piedra caliza pueden liberar grandes volúmenes de polvo al aire, lo que agrava aún más la contaminación ambiental (Ukaogo et al., 2020).
C. Actividades agrícolas
La agricultura sirve como fuente de desarrollo económico para cualquier país y sustenta el sustento de la población. A pesar de estas importantes funciones de la agricultura, la contaminación aún emana de las actividades agrícolas, lo que genera una serie de riesgos para el ambiente y la salud. La contaminación agrícola puede ser provocada por ciertas actividades agrícolas que tienden a dañar, contaminar y degradar el medio ambiente y el ecosistema. Una fuente de contaminación en la agricultura es la quema de materiales de desecho de actividades agrícolas como la limpieza de tierras, la aplicación de fertilizantes excesivos más que los requeridos por las plantas y el uso de ciertos productos químicos para el control de plagas que no son biodegradables. Las secuelas de estos procesos incluyen la introducción de ciertas sustancias químicas en la red alimentaria, la generación de humo y partículas y la desestabilización de los hábitats. Además, los nitratos de los procesos agrícolas son contaminantes químicos conocidos en los acuíferos subterráneos. La eutrofización que se produce debido al exceso de nutrientes en los cuerpos de agua suele estar relacionada con los fertilizantes que se aplican en una dosis más alta de la necesaria para la absorción de las plantas. El exceso de nitrógeno y fosfatos puede filtrarse al agua superficial o subterránea a través de la escorrentía (Ukaogo et al., 2020).
Aparte de la contaminación derivada del cultivo de las tierras agrícolas, la cría de animales terrestres o acuáticos también contamina el
32 medio ambiente. Por ejemplo, los alimentos para animales no consumidos o las excretas de animales pueden producir olores penetrantes con posibles efectos nocivos para la salud. Más aún, la búsqueda de una mayor producción de productos agrícolas para el sustento de una población en constante crecimiento ha fomentado el uso de agentes antiincrustantes, antibióticos y fungicidas en la agricultura, que a su vez exacerban la contaminación del ecosistema. Si bien la agricultura es una necesidad básica para los seres humanos y es necesaria para alimentar a la población humana, la contaminación resultante de las actividades agrícolas debe ser de máxima preocupación (Ukaogo et al., 2020).
D. Quema de combustibles fósiles
Los combustibles fósiles pueden emitir contaminantes atmosféricos nocivos mucho antes de que se quemen. Cuando se queman combustibles fósiles, se emite una serie de contaminantes atmosféricos que provocan contaminación ambiental y la consiguiente destrucción del ecosistema. Para satisfacer nuestras necesidades energéticas, quemamos petróleo, carbón y gas, y estos impulsan la actual crisis de calentamiento global. Como resultado de la quema de combustibles fósiles, se emite una variedad de contaminantes primarios y secundarios, incluyendo partículas suspendidas en el aire, SO2, CO2, CO, hidrocarburos, compuestos orgánicos, químicos y óxidos de nitrógeno (NOx). Las emisiones de combustibles fósiles contienen los principales gases de efecto invernadero, incluidos el metano (CH4), el dióxido de carbono, el óxido nitroso, y los gases fluorados. Como resultado, la contaminación del aire de estas actividades no solo es una amenaza para la calidad del aire, sino que también es parcialmente responsable del cambio climático y el calentamiento global (Ukaogo et al., 2020).
E. Materia particular
PM es un componente importante de la atmósfera. Las fuentes de PM pueden ser naturales o artificiales. Hay una serie de fuentes naturales que inyectan millones de toneladas de PM a la atmósfera. Incluyen erupciones volcánicas, tormentas de viento y polvo, incendios forestales, niebla salina, escombros de rocas, reacciones entre emisiones gaseosas y erosión del suelo. Las actividades creadas por el hombre como la
33 combustión de combustible, los procesos industriales, la industria del acero, las fundiciones de petróleo, el cemento, la industria de fabricación de vidrio, las operaciones de fundición y minería, las emisiones de cenizas volantes de las centrales eléctricas, la quema de carbón y los desechos agrícolas también contribuyen a las partículas en suspensión atmósfera (Ukaogo et al., 2020)
F. Plásticos
La gente está empezando a comprender hasta qué punto los plásticos han contribuido a la contaminación ambiental. Algunos tipos de plásticos que se encuentran en el entorno natural incluyen polipropileno, polietileno, poliestireno, poliamidas y poliésteres. En casi todos los países en desarrollo, las bolsas de plástico se utilizan principalmente para comprar y almacenar alimentos debido a su resistencia y costo. Además, la mayoría de las bebidas que se vendían en botellas de vidrio ahora se envasan en botellas de plástico. Sin embargo, en algunos lugares, las bebidas en estas botellas de plástico se consumen y las botellas se desechan indiscriminadamente, lo que aumenta la gran cantidad de plásticos en el medio ambiente. Los plásticos son en gran parte no biodegradables, pero pueden reducirse a macroplásticos o microplásticos. Se informó que entre 1960 y 2013 el crecimiento de la generación de residuos sólidos urbanos en Estados Unidos fue del 188 %, mientras que la generación de plásticos fue del 8238 %. Sin embargo, el crecimiento de la generación de plásticos coincidió con una reducción en la generación de desechos de vidrio y metal. Principalmente, los microplásticos (MP) se encuentran en productos de consumo como pinturas, cosméticos y fibras en ropa sintética lavada, mientras que los MP secundarios son el resultado de la descomposición de desechos plásticos más grandes. La mayoría de los plásticos de superficie son MP (0,33 mm - 4,75 mm). La contaminación por MP se ha identificado como una amenaza para los entornos marinos costeros. Sin embargo, la investigación aún está en curso para dilucidar las implicaciones ambientales de las distribuciones, concentraciones y características de MP (Ukaogo et al., 2020).
34 1.2.3. Efectos del material particulado
A la fecha, las consecuencias de la contaminación ambiental no se han informado en muchos de los países en desarrollo más afectados. Esto se debe a que los sistemas de gestión de bases de datos no son fiables y, en parte, a la falta de conciencia de las consecuencias nocivas que la contaminación podría tener sobre el medio ambiente y la salud. Por ejemplo, en algunas partes de África, ciertos problemas de salud, como defectos de nacimiento, aborto espontáneo, cáncer, retraso en el crecimiento y muerte súbita, se atribuyen totalmente a la desgracia y al
"acto de los dioses", lo que reduce el enfoque en la contaminación. y sus efectos concomitantes. Es bien sabido que los factores sociales determinantes de la salud, como la educación y el nivel de ingresos, tienen una fuerte relación con las preferencias del público a la protección del medio ambiente. Por lo tanto, en los países de bajos ingresos, la gente está más preocupada por la comida y la vivienda que por la protección del ambiente y la salud, lo que aumenta la contaminación y sus efectos en estos países (Ukaogo et al., 2020).
A. Efectos en la salud
La exposición a la contaminación del aire por material particulado se ha asociado con una variedad de puntos finales de enfermedades cardiovasculares y respiratorias. Los estudios muestran que la exposición a largo plazo a la polución del aire por partículas está asociada con tasas de eventos coronarios agudos, infarto de miocardio, angina inestable y accidente cerebrovascular. A largo plazo la exposición a la contaminación del aire por partículas se asocia con una función pulmonar reducida en niños y adultos, y con la prevalencia e incidencia de EPOC y neumonía en niños. Los datos de otras tres cohortes europeas sugieren que exponerse a largo plazo al material particulado puede estar asociada con la prevalencia del asma.
Entre otros efectos sobre la salud que se asocian con la incidencia de cáncer de pulmón y el bajo peso al nacer, la exposición a corto plazo a PM está asociada con mortalidad por todas las causas, cardiovascular y respiratoria (Hime, Marks y Cowie, 2018).
Figura 1.
35
El sistema respiratorio que muestra el grado de penetración de las partículas.
Fuente: (Jimoda, 2012).
¿Podría ser "karma" que los productos de las actividades del hombre hayan regresado para perseguirlo? Los efectos de la contaminación sobre la salud son tales que la mayoría de las enfermedades que padece el hombre se han relacionado con la contaminación ambiental. Los estudios actuales están desenterrando más evidencia sobre la asociación de la contaminación y varias condiciones de salud graves. Entre estos estudios, los que se centran en las consecuencias sobre la salud de la exposición a la contaminación del aire están aumentando a un ritmo alarmante. El informe de la Organización Mundial de la Salud señaló claramente que la contaminación del aire interior por incendios para cocinar y calentar representó 3,8 millones de muertes. No es sorprendente que esta cifra varíe del 10 % en los países de ingresos bajos y medianos al 0,2 % en los países de ingresos altos.
Además, la Carga Global de Enfermedad informó que un componente de la contaminación ambiental (o del aire exterior), que son las partículas con 2,5 mm de diámetro aerodinámico (PM2,5), fue el quinto factor de riesgo principal de muerte en el mundo, representando muertes de alrededor de 4,2 millones y más de 103 millones de años de vida ajustados perdidos por discapacidad el año 2015. Se sugiere que la longitud más corta de los telómeros del recién
36 nacido se asocia con exposiciones maternas a PM2.5, PM10, CO y SO2 durante el tercer trimestre. Esto implica que no solo estamos en peligro de estos contaminantes, sino que también representan peligros graves y sensibles para el feto. A veces, el efecto de la contaminación en este grupo vulnerable se vuelve pronunciado y se prolonga durante toda la vida. Se ha descubierto que algunos contaminantes recalcitrantes, como los COP y los PAH, se unen a las partículas, especialmente las partículas PM2.5, para provocar varios tipos de enfermedades cardiopulmonares, enfermedades respiratorias, cáncer y efectos no cancerosos en los seres humanos. Los contaminantes que se transmiten por el aire tienden a desplazarse a una distancia mayor y causan más estragos porque llegan a la población objetivo ya sea a través de la respiración, el agua potable o los alimentos expuestos, contaminándolos así (Ukaogo et al., 2020).
Es posible que no se hayan descubierto varios otros problemas de salud asociados con la contaminación, pero la evidencia de los estudios epidemiológicos apunta a numerosos problemas de salud de las mujeres como consecuencia de la contaminación, en particular la contaminación del aire. La literatura ha indicado que la exposición a PM2.5 y O3 puede causar anomalías genéticas o epigenéticas específicas y conducir al desarrollo de fibromas uterinos (Lin et al., 2019).
B. Efectos en ambiente
La carga contribuye a la reducción de la visibilidad asociada con la mala calidad del aire, y afecta directa e indirectamente la transmisión de radiación atmosférica, por lo tanto, el clima. Estos efectos podrían alterar sustancialmente la magnitud del calentamiento calculado. Las partículas de aerosol también juegan papeles importantes en la química atmosférica, proporcionando un sitio de reacción para reacciones heterogéneas que de otro modo no se producirían. El transporte de polvo es un componente importante de los ciclos biogeoquímicos de los minerales de la corteza, en particular el hierro, que representa una ruta importante para su entrada en los ecosistemas marinos. Recientemente, el papel de los bioaerosoles:
37 virus, esporas de hongos, desechos de plantas y animales ha recibido una atención creciente debido a su papel potencial como núcleos de nubes y hielo y sus impactos en la salud, particularmente las reacciones alergénicas (Bloss, 2014).
Se la conoce como contaminación ambiental porque el medio ambiente es casi siempre la principal víctima del aumento de la contaminación. La atmósfera, el agua, la tierra y la biosfera componen el ambiente, que actúa como depósito de todos los contaminantes. Los efectos en la tierra incluyen ensuciar las superficies de la tierra con desechos (que en consecuencia resultan en un olor repulsivo y una estética deteriorada), daños a los árboles, muerte de especies de vida silvestre, infertilidad del suelo que conduce a un bajo rendimiento de las plantas, destrucción de las láminas de los techos, impactos en los monumentos históricos y construcciones y decoloración de vehículos y automóviles. Específicamente, un proceso minero continuo destruye los sistemas de vegetación/suelo y reduce la productividad y fertilidad del suelo, mientras que otras actividades humanas dan como resultado daños al paisaje, como destrucción del hábitat, erosión del suelo, extinción y pérdida de animales. de recursos, como humedales y ecosistemas costeros. Las propiedades químicas del suelo se alteran y se produce la pérdida de importantes nutrientes catiónicos como magnesio, potasio y calcio, con la consiguiente disminución del pH del suelo. Todo esto conduce directa o indirectamente a la escasez de alimentos tanto para los seres humanos y también para los animales;
puede ocurrir hambre e incluso la muerte (Ukaogo et al., 2020).
Además, el contacto directo entre la tierra y el agua les facilita compartir los contaminantes. Los efectos de la contaminación en las masas de agua suelen ser cambios en las propiedades químicas, microbiológicas y físicas. Por ejemplo, los aumentos en la temperatura del agua son el resultado del aumento del calor del sol; el petróleo en las regiones de exploración cubre la superficie del agua y evita el oxígeno y la luz solar; aumentos en la salinidad del agua del NaCl utilizado en la perforación; aumentos en la cantidad de metales tóxicos; y eutrofización. Estos cambios dan como resultado un
38 crecimiento excesivo de nutrientes y plantas, reducción del oxígeno del agua, reducción de la biodiversidad, destrucción de la bionetwork y disminución de la calidad y cantidad del agua. Los cuerpos de agua se vuelven olorosos y repulsivos, pierden su estética y se abandonan debido a la entrada de compuestos que contienen azufre y nitrógeno y otras actividades anaeróbicas como resultado de la contaminación. El aire atmosférico es un portador conocido de varios contaminantes y los deposita en el agua y la tierra. Cuando la luz solar incide sobre ciertos contaminantes como PM y gases, se genera neblina, que oscurece la
