Durante la primavera de 1998 se vivi en Mxico una contingencia atmosfrica que afect a gran parte del pas. La carencia de una red de monitoreo del aire en la mayora de las ciudades del pas nos impidi conocer cuantitativamente los niveles de contaminacin atmosfrica que se alcanzaron durante la primavera de 1998. Este fenmeno tambin alcanz a la ciudad de Puebla. En la ciudad de Mxico existe una especial y necesaria atencin a los problemas de contaminacin atmosfrica. Por tal razn, pudimos enterarnos que la contingencia atmosfrica no slo se present por las altas concentraciones de ozono (O3), sino tambin por las altas concentraciones de partculas suspendidas en la atmsfera.Las fuentes de partculas suspendidas son diversas y abarcan desde las naturales, como polvo volcnico y tolvaneras, hasta las de origen antropognico (provocadas por el humano) como la combustin de motores y las actividades industriales. Esta crisis atmosfrica tuvo su origen en la excesiva concentracin de partculas a nivel de la superficie, producto de las emisiones industriales, de la combustin de motores, de diversos factores climticos y de los incendios que se presentaron en amplias zonas del pas. Las partculas suspendidas con dimetro menor a 10 micras* resultan peligrosas para el ser humano, debido a que se las puede inhalar. En la ciudad de Mxico existe una norma para partculas menores a 10 y mayores a 2.5 micras. Sin embargo, la peligrosidad de estas ltimas es mayor debido a su composicin y a que por su tamao penetran hasta los alvolos pulmonares.Existen otros contaminantes atmosfricos que tambin afectan la salud del ser humano y que, en zonas urbanas, se encuentran en concentraciones por arriba de lo normal. Estos contaminantes son el dixido de azufre, los xidos de nitrgeno, el monxido de carbono, los hidrocarburos, adems del ozono.

En este trabajo exponemos una serie de consideraciones importantes para medir la calidad del aire en una zona urbana, en especial en la ciudad de Puebla. Hacemos nfasis en la descripcin y el origen de las partculas suspendidas por dos razones: por su peligrosidad cuando se rebasan los ndices permitidos en sus concentraciones y porque stas estuvieron asociadas a la reciente crisis atmosfrica que se extendi a una gran parte de nuestro pas.CONTAMINANTES ATMOSFRICOSLos agentes contaminantes del aire se encuentran en forma de gases y partculas de materia y son introducidas a la atmsfera desde fuentes naturales y fuentes antropognicas. Existen los denominados primarios, que son emitidos directamente al aire por las fuentes de emisin; por ejemplo:

compuestos de azufre (SO2, H2S)compuestos de nitrgeno (NO, NH3)compuestos de carbono (hidrocarburos HC, CO)compuestos de halgeno (halocarbonos, fluorocarbonos, etctera)Estos contaminantes se dispersan y son transportados a diferentes lugares de la zona urbana, sufriendo transformaciones fsicas y qumicas que dan origen a los contaminantes secundarios. Ejemplos de stos son el ozono troposfrico y las partculas de materia como los sulfatos.Los contaminantes atmosfricos se remueven por precipitacin y/o reaccin, teniendo impacto negativo en diversos receptores como los seres humanos, ecosistemas acuticos, vegetacin y materiales.

CONTAMINANTES ATMOSFRICOS DE CRITERIOLos contaminantes ms abundantes y peligrosos para el ser humano reciben el nombre de contaminantes de criterio y sirven como referencia para la medicin de la calidad del aire. Para ellos se han establecido normas que pueden variar de un pas a otro y de una ciudad a otra.El gobierno de Mxico ha establecido criterios para la calidad del aire en la zona metropolitana del Valle de Mxico. stos reciben el nombre de ndice Metropolitano de Calidad del Aire (IMECA). En esta escala, valores de 100 corresponden a la norma permitida para cada contaminante; valores de 500, corresponden a concentraciones que producen daos en la salud de la poblacin. El dao que puede causar un contaminante no slo depende de su concentracin, sino del tiempo de exposicin y de la sensibilidad de cada persona al contaminante en cuestin.Tabla I. Niveles de IMECA para los contaminantes de criterio.

CONTAMINANTECONCENTRACINTIEMPO

CO9.0 ppm*8 h

35 ppm1 h

SO20.03 ppmmedia anual

0.14 ppm24 h

O30.12 ppm1 h

NO20.05 ppmmedia anual

Hidrocarburos no-metano (HCNM)0.24 ppmpromedio (6 a 9 h)

Partculas suspendidas totales (PST)75 mg m-3260 mg m-3media anual24 h

* partes por millnCARACTERSTICAS Y ORIGEN DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFRICOS

Partculas

El tamao de una partcula, suponindola esfrica, est relacionado con su dimetro. Las partculas se clasifican en: 1) inhalables (o partculas de materia inhalable, PMI), cuyo dimetro es menor a 10 micras. 2) ordinarias, con dimetro mayor a 2.5 micras y 3) finas (o partculas respirables, RPM), cuyo dimetro es menor a 2.5 micras.Las partculas emitidas directamente por fuentes contaminantes se denominan primarias y son:- partculas entre 0.1 y 2.5 micras, provenientes de procesos naturales como incendios forestales y procesos de combustin industrial.- partculas de materiales carbonosos incluyendo carbono elemental y compuestos orgnicos.- partculas emitidas por los automotores, principalmente en forma de sulfatos y xidos de nitrgeno, carbono y azufre.- partculas con metales ligeros (sodio, magnesio, aluminio, silicio, potasio y calcio).- partculas con metales pesados (titanio, vanadio, cromo, manganeso, hierro, nquel, cobre, zinc, plomo, cadmio, arsnico y selenio).- partculas grandes (polvo transportado por el viento).- partculas emitidas a partir de actividades industriales.- partculas de polen, microorganismos e insectos.- partculas elctricamente cargadas, con dimetros menores a 0.1 micras, formadas por efecto de la radiacin solar y csmica, material radioactivo y procesos de combustin.

Las fuentes de partculas son:- incendios forestales o de pastizales.- emisiones antropognicas, provenientes de la combustin de combustible, de basura y de actividades industriales.- suspensin del polvo por la accin del viento o vehculos.- erupciones volcnicas.- fuentes extraterrestres que slo afectan levemente las concentraciones en la capa planetaria lmite, pero contribuyen a las concentraciones de polvo-extraterrestre encontradas arriba de los 30-40 km de altura.- emisiones de la sal del ocano generadas por los rompimientos de las olas, la accin del viento en las crestas de las olas o burbujas de espuma rompindose en la superficie del agua.

Las partculas que se obtienen a partir de reacciones qumicas en la atmsfera se denominan secundarias. Los principales procesos de produccin de este tipo de partculas son:

- la transformacin de SO2 en sulfatos, SO-24 .- la transformacin de NO2 en nitratos, NO-13 .- la transformacin de componentes orgnicos en partculas orgnicas.Adicionalmente, las partculas reflejan hacia el espacio exterior una parte de la radiacin solar, la otra parte la absorben y remiten en todas direcciones.

En la atmsfera urbana flota un sinnmero de partculas suspendidas (sales y xidos de metales pesados, sustancias orgnicas, etc.), procedentes principalmente de procesos de combustin como: la actividad vehicular, procesos industriales de plantas metalrgicas y fertilizantes, de almacenamiento y procesado de granos, fabricacin de cemento; tolvaneras, o bien, de la formacin de nitratos y sulfatos proveniente de aerosoles.Dixido de azufre (SO2)El dixido de azufre se forma por la oxidacin de azufre contenido en los combustibles fsiles y por procesos industriales. Algunas fuentes generadoras son la industria elctrica, que quema carbn o residuos del petrleo que contienen azufre; refineras, fundidoras, productoras de carbn industrial, fbricas de cido sulfrico e incineradores.

Monxido de carbono (CO)El monxido de carbono es un producto de la combustin incompleta de combustibles carbnicos, cuando no hay suficiente oxgeno para que se convierta completamente en dixido de carbono. Las principales fuentes de este contaminante en zonas urbanas son los motores de combustin interna usados para el transporte. Otras fuentes importantes de contaminacin por CO son las industrias fundidoras, las refineras de petrleo, los molinos para pulpa de papel, las fbricas de acero y la incineracin de la basura.Dixido de carbono (CO2)El dixido de carbono es un producto de la combustin completa de combustibles carbnicos. Su concentracin global ha aumentado constantemente debido a la combustin de carbn y de petrleo. A mayor nmero de molculas de l, mayor absorcin de calor, provocando el calentamiento global y el cambio climtico del planeta.

Las fuentes naturales del dixido de carbono son la descomposicin de materia orgnica, la respiracin y todos los procesos que incluyen la combustin de materiales orgnicos.Hidrocarburos voltiles (HCs)Los hidrocarburos incluyen a los compuestos orgnicos, disolventes clorados y no clorados, gas natural y gasolinas entre otros. Estos compuestos son emitidos principalmente a la atmsfera a partir de procesos industriales (qumicos, petroqumicos, etc.) y actividades en las que se emplean disolventes orgnicos: pintura y emisin residual en la combustin de gasolinas.xidos de nitrgeno (NOx)El xido ntrico (NO) y el dixido de nitrgeno (NO2) son gases txicos que se producen durante los incendios o por la combustin de las gasolinas oxigenadas a altas temperaturas. El dixido de nitrgeno es producido por las bacterias, a partir de los fertilizantes nitrogenados artificiales con los que se abonan los cultivos.

Ozono troposfrico (O3)El ozono troposfrico se puede producir por descargas elctricas, por oxidacin de CO y CH4 y por difusin desde la estratosfera. Su fuente principal como contaminante en las grandes ciudades industriales proviene de la mezcla de gases como xidos de nitrgeno e hidrocarburos (precursores) que reaccionan en presencia de luz. La formacin del ozono troposfrico es acompaada, adems, por contaminantes fotoqumicos que incluyen aldehdos, cido ntrico y perxido de hidrgeno, entre otros.Clorofluorocarbonos

Los clorofluorocarbonos son los principales responsables de la destruccin de la capa de ozono y son compuestos que no existen de manera natural en la atmsfera, sino que son producto de la actividad humana.Estos compuestos, constituidos por cloro, flor y carbono, son emitidos a la atmsfera como consecuencia de su uso en aerosoles, espumas plsticas, refrigerantes y en la industria microelectrnica.Los clorofluorocarbonos se descomponen en presencia de radiacin ultravioleta proveniente del Sol a una altura superior a 40 km. El cloro liberado de esta descomposicin reacciona con el ozono originando monxido de cloro (ClO), que puede reaccionar tanto con tomos de oxgeno, como con monxido de nitrgeno. Despus de la reaccin, el tomo de cloro queda nuevamente libre e inicia otro ciclo de destruccin de ozono. Clculos recientes muestran que un tomo de cloro en la estratosfera puede destruir hasta cien mil molculas de ozono, antes de desaparecer por condensacin en forma de lluvia cida o algn otro proceso.Adems de la presencia de compuestos clorofluorocarbonados existen otros compuestos halocarbonados, tales como los yodocarbonos y bromocarbonos, que al igual que los clorofluorocarbonos sufren una disociacin por accin de radiacin ultravioleta, liberando tomos de yodo y bromo que destruyen (en menor proporcin que el cloro) la capa de ozono, debido a su menor concentracin atmosfrica.Metano

Aunque no est considerado como un contaminante, el metano que se produce por los procesos de descomposicin anaerobia (sin aire) en los cultivos de arroz, as como por la digestin intestinal del ganado, contribuye al incremento del efecto invernadero. De hecho, el metano es mucho ms eficiente que el dixido de carbono para incrementar el efecto invernadero, aunque este ltimo gas se emite en mucho mayores cantidades que el metano.EFECTOS SOBRE LA SALUDLa contaminacin atmosfrica afecta la salud del ser humano. El impacto depende de las condiciones climticas, geogrficas y de la sensibilidad de cada organismo. En especial, en las grandes ciudades industriales, los contaminantes atmosfricos emitidos en grandes cantidades daan la salud de sus habitantes. A manera de ejemplo podemos decir que el smog, adems de incidir en la reduccin de visibilidad, irrita los ojos y los rganos respiratorios. Como consecuencia de respirar el smog, se incrementan las enfermedades respiratorias (muerte inclusive), especialmente en personas de edad avanzada. En la Ciudad de Mxico, los altos ndices de contaminacin atmosfrica contribuyen en gran proporcin al agravamiento de enfermedades respiratorias.

El monxido de carbono es un contaminante atmosfrico peligroso y abundante en las grandes ciudades industriales. Este contaminante afecta la funcin neuronal de las personas en diversos grados, afecta al sistema nervioso central provocando asfixia, dolor de cabeza, mareos, zumbido en los odos, somnolencia y dificultad para respirar.El ozono aumenta la incidencia de asma y produce trastornos respiratorios, ocasiona depresin, nuseas, cianosis, dolor de cabeza, lesiones cutneas e irritacin en los ojos.Las partculas suspendidas, principalmente las de plomo, causan anemia, lesin en los riones y en el sistema nervioso central.Tabla II. Efectos sobre la salud debido a los principales contaminantes atmosfricos.

CONTAMINANTESEFECTOS SOBRE LA SALUD

Anhdrido sulfurosoIrritacin y espasmos bronquiales

PartculasIrritacin de los bronquios, factor cancergeno

cido clorhdricoIrritacin de ojos y bronquios

xidos de itrgenoIrritacin de los bronquios

OzonoIrritacin de los bronquios, asma

AldehdosIrritacin de los bronquios, efecto cancergeno

Monxido de carbonoTrastornos respiratorios y sensoriales

PlomoSaturnismo

HidrocarburosEfecto cancergeno, irritacin de los bronquios

CRITERIOS PARA MEDIR LA CALIDAD DEL AIREConocer la concentracin de contaminantes en un rea en la que viven millones de personas se vuelve importante cuando existen fuentes o factores que tienden a incrementar las concentraciones de esos contaminantes. Algunos criterios que se tienen que tomar en cuenta para medir la calidad del aire son los siguientes:

- que existan razones o necesidades de efectuar un estudio de calidad del aire en el lugar de inters,- que se realice un inventario considerando el nmero, los tipos (puntuales, lineales, superficiales) y las caractersticas (tasas de emisin, localizacin y los parmetros mecnicos, termodinmicos y geomtricos) de las fuentes contaminantes y los contaminantes involucrados,- que se cuente con los datos de emisiones disponibles y la contaminacin de fondo,- que se tenga informacin sobre las escalas temporales (instantneas, corto plazo, largo plazo) y espaciales (local, regional, nacional, global) del problema,- que se tenga informacin sobre el tipo de zona (rural, urbana, semiurbana, costera) y las caractersticas del terreno (plano, complejo, semicomplejo, obstculos importantes, existencia de lagos o ros, etc.),- el tipo, la cantidad, la calidad y la disponibilidad de la informacin meteorolgica y micrometeorolgica de la zona, yl- a disponibilidad de recursos de cmputo para la realizacin de las corridas del modelo o modelos necesarios.Los modelos de calidad del aire pueden clasificarse, en base al tipo de impacto que presentan, en:- impacto local de emisiones de rutina de contaminantes no reactivos (o que se suponen qumicamente no reactivos),- impacto local de emisiones de rutina de contaminantes qumicamente reactivos,- impacto local sobre la visibilidad atmosfrica debido a emisiones rutinarias,- impacto local de grandes descargas accidentales de contaminantes,- impacto regional de emisiones de rutina (por ejemplo, ozono, lluvia cida, etc.).Los modelos de impacto regional no consideran, en general, el impacto de una sola fuente emisora de contaminantes. A tales modelos conciernen los efectos sobre la calidad del aire debido a varias categoras de fuentes de emisin ubicadas todas dentro de un rea regional o urbana.TECNICAS PARA MEDIR CONTAMINANTES ATMOSFRICOSLas tcnicas para detectar y medir contaminantes en el aire son en general complejas y tienen como base fenmenos fsico-qumicos que se presentan en la atmsfera. Estas tcnicas han contribuido al entendimiento de los procesos que ocurren en la atmsfera y se han construido sistemas complejos que van desde el uso de satlites, hasta sistemas que tienen como base reacciones fsico-qumicas locales.Una de las tcnicas ms usuales se basa en el hecho de que los tomos y las molculas absorben y emiten energa electromagntica de manera discreta y en regiones bien definidas del espectro. As, para la mayor parte de los contaminantes que tienen que ver con el efecto invernadero, se usa la propiedad de que esos contaminantes absorben y emiten energa en la regin infrarroja del espectro electromagntico.Los cinco contaminantes de criterio que se utilizan como estndares en el estudio de la calidad del aire son CO, NO2, O3, SO2 y los hidrocarburos no-metano (NMHC). En la siguiente tabla se mencionan algunas de las tcnicas usadas para medirlos.

Tabla III.TCNICALMITE DEDETECCIN

CO Espectrometra infrarroja no dispersiva Cromatografa de gases Sensores electroqumicos Anlisis colorimtrico1 ppm0.02 ppm1 ppm 1 ppm

NMHC Cromatografa con deteccin de ionizacin de flama Fotoionizacin1. ppmC> 0.1

NO2 Quimilumniscencia (O3)10 ppt

O3 Quimilumniscencia Absorcin UV Mtodo de Potasio Yodo (KI)2 ppb1 ppb3 ppt

SO2 Fluorescencia Cromatografa de gases Conductomtrica Colorimetra5 ppb2-10 ppb5-40 ppb2-10 ppb

PLAN DE ACCION PARA MEJORAR LA CALIDAD DEL AIREUna vez que se atienda la urgente tarea de instalar una red de monitoreo atmosfrico y que exista acuerdo en la norma que regir para la ciudad de Puebla, ser necesario desarrollar medidas preventivas para mejorar su calidad. La experiencia que existe a partir de la prevencin de contaminantes atmosfricos en otras ciudades del pas, indica que deben de ser atendidos los siguientes aspectos:Parque vehicular (se debe de tomar en cuenta que en zonas urbanas casi las tres cuartas partes de la contaminacin atmosfrica proviene de los automotores y que el transporte con placas federales no verifica):Promover la renovacin de la flota de transporte pblico y de taxis mediante, por ejemplo, incentivos de carcter fiscal.Instalar sistemas para controlar y agilizar el trfico de vehculos incorporando adelantos tecnolgicos que hagan fluido y eficiente el transporte por automotores.Promover la planeacin y reorganizacin de las rutas de autobuses para reducir el uso de vehculos privados.Reforzar el programa de verificacin vehicular, incluyendo su renovacin tcnica y administrativa.Implantar un programa permanente para la deteccin de vehculos ostensiblemente contaminantes.Disear e instrumentar campaas de monitoreo de emisiones vehiculares con tcnicas de medicin remota.Industria y servicios:Desarrollar una campaa de capacitacin y de certificacin de personal para el manejo adecuado de equipos de combustin.Promover el otorgamiento de incentivos fiscales y sistemas de financiamiento en la adquisicin de equipo de control de partculas y de conversin de combustibles de gasolina a gas natural.Establecer convenios con la industria para controlar y reducir las emisiones de partculas, de precursores de ozono y de dixido de Azufre.Reforzar las labores de inspeccin y vigilancia.Desarrollar esquemas de participacin voluntaria de autorregulacin.Disminucin de la emisin de partculas:Reforestar las reas urbanas y las zonas perifricas a la ciudad de Puebla.Desarrollar una campaa intensiva de pavimentacin de las calles.Reordenamiento urbano:Instalar la red automtica de monitoreo de la calidad del aire y realizar un estudio de evaluacin, expansin y reforzamiento de ella.Involucrar a las instituciones de educacin superior en actividades de capacitacin, investigacin e intercambio de informacin.Actualizar el inventario de emisiones de fuentes fijas.Desarrollar una campaa de educacin para la comunidad sobre la contaminacin del aire.Gestionar apoyos para la obtencin de recursos econmicos y asistencia tcnica para la instrumentacin del programa.Estudiar las posibilidades de desarrollar un sistema de transporte colectivo elctrico.Disear e instrumentar el programa de respuesta a contingencias ambientales.Impulsar la realizacin de estudios de monitoreo ambiental y exposicin a contaminantes.Disear y desarrollar un programa de aseguramiento de la calidad de combustibles, tanto para la industria como para los vehculos.Disear e instrumentar un programa de reconocimiento pblico para la promocin y ejecucin de acciones de mejoramiento de la calidad del aire.

DISCUSION Y CONCLUSIONESLas principales ciudades del pas requieren de manera urgente la instalacin de un sistema de monitoreo atmosfrico, permanente y automtico porque su parque vehicular, miles de industrias de todo tamao instaladas en ellas, as como establecimientos comerciales y de servicios, que contribuyen permanentemente a la contaminacin atmosfrica. Adems, el continuo crecimiento urbano exige una creciente demanda de transporte, energa y actividad industrial, que a su vez incrementa dicha contaminacin.

En un trabajo anterior (Medicin de la calidad del aire en la ciudad de Puebla A. Jurez et. al.), se mencionaron las caractersticas geogrficas y climticas de la ciudad de Puebla y su influencia en los problemas de contaminacin atmosfrica y, tambin mediciones parciales en tiempo y espacio de la calidad del aire de Puebla. De tales mediciones se puede concluir que en las horas pico de flujo vehicular (aproximadamente 400 000 vehculos), en algunas regiones con intenso trfico, se rebasa la norma oficial mexicana establecida para ozono y para las partculas suspendidas.

Aunque cada vez es mayor el nmero de personas que entienden el origen y vislumbran la magnitud del problema, existen algunos sectores que manifiestan su escepticismo ante l. Las consecuencias, dicen estas personas, no son tan graves y la afectacin no es tan alta como se quiere presentar.

Sin embargo, los datos parciales de que se disponen, indican que el problema es serio y tiende a agravarse. Sin duda un aspecto en el que cualquier persona podra estar de acuerdo, sera en la necesidad de saber con certeza, cual es la calidad del aire que respiramos los que vivimos en la ciudad de Puebla.

Para enfrentar de manera efectiva el problema de la contaminacin atmosfrica, es necesario primero conocer cuantitativamente las concentraciones de los contaminantes de criterio y desarrollar e implementar un programa integral (ver el punto 6), que se encamine a la reduccin progresiva de las emisiones contaminantes provenientes de los vehculos, de la industria y atacar las causas de la erosin y los incendios forestales. Un programa de este tipo tendra como objetivo proteger la salud de los habitantes de la ciudad de Puebla y de las zonas circunvecinas, con acciones especficas que prevengan y controlen la contaminacin atmosfrica tanto por agentes qumicos como fsicos.

Por lo anterior, nuevamente llamamos la atencin sobre la necesidad de instalar en la ciudad de Puebla una red permanente y automtica de monitoreo atmosfrico. La calidad de vida en un pas y/o en una ciudad, depende tambin de la calidad del aire que se respira y Puebla requiere con urgencia que se conozca y mida sistemticamente la calidad del aire que respiramos los que aqu vivimos.

REFERENCIAS

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