UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS
FACULTAD DE CIENCIAS ESPACIALES
OBSERVATORIO ASTRONOMICO CENTROAMERICANO DE SUYAPA
Maestría en Ordenamiento y Gestión del Territorio
DISTRIBUCIÓN ESPACIAL DE LOS PATRONES
SUPERFICIALES DE OZONO EN EL MEDIO URBANO DEL
DISTRITO CENTRAL DE TEGUCIGALPA- COMAYAGÜELA
(HONDURAS)
ANTONIO BENJAMIN CARIAS ARIAS
Máster en Ordenamiento y Gestión del Territorio
PhD. GUSTAVO BUZAI
Tutor
MSc. KLAUS WIESE
Asesor
Ciudad Universitaria, Tegucigalpa M.D.C. Honduras, Centro América
Noviembre, 2010
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
2 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Autoridades:
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS
Julieta Castellanos Ruíz
Rectora
Rutilia Calderón Padilla
Vicerrectora Académica
Ernesto Paz Aguilar
Vicerrector de Relaciones Internacionales
América Alvarado Díaz
Vicerrectora de Asuntos Estudiantiles
Emma Virginia Rivera Mejía
Secretaria General
Olga Marina Joya
Directora del Sistema de Estudios de Postgrado
María Cristina Pineda de Carías
Decana, Facultad de Ciencias Espaciales
TRIBUNAL EXAMINADOR:
María Cristina Pineda de Carías
Profesor
Facultad de Ciencias Espaciales
Vilma Lorena Ochoa López
Profesor
Facultad de Ciencias Espaciales
Maestría en Ordenamiento y Gestión del Territorio
Francisco Maza Vázquez
Profesor
Universidad de Alcalá
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
3 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
RESUMEN
Hasta el momento no existe un mapa de distribución espacial de ozono superficial
en el Distrito Central, que nos muestre el índice de ozono el cual represente el
riesgo al cual estamos expuestos, es por lo tanto que se propone realizar el
análisis para generar un modelo que sirva para visualizar, si es posible en tiempo
real los niveles de contaminación de ozono troposférico y su distribución en el
Distrito Central.
En este trabajo se expondrán el procedimiento para elaborar dicho mapa de
distribución más la selección de nuevos sitio de muestreo que cumpla con el
fortalecimiento de la red de monitoreo existente en la cual se propone la
instalación de monitores automáticos y monitores pasivos, todo el análisis
realizado esta comprendido en el año 2004 ya que es el año en el cual
permanecen la mayor cantidad de los datos recolectados.
Palabras claves: Ozono, red de monitoreo, gases de efecto de invernadero,
contaminación del aire, geo estadística.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
4 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Nuestro Creador, por todas las pruebas y bondades que nos brinda
día a día.
A mis padres que me han enseñado tantos valores.
A mi esposa y mi hijo por tenerme paciencia en este proceso.
A mi tutor de tesis, un gran personaje.
A mi asesor de tesis, un muy buen amigo y colega.
A los directores de la Universidad de Alcalá en España, la Universidad Nacional en
Honduras y coordinadores de la maestría por su apoyo total.
A mis amigos y compañeros por su apoyo en todo momento.
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5 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a las 3 mujeres que tanto amo en esta vida y doy gracias a
Dios por ellas:
A mi Madre Isabel Arias, gracias Madre por haberme formado.
A mi Esposa María R. Inestroza por darme cátedra sobre valores humanos que
tengo dormidos.
Y en especial a mi Hermana querida Marisabel Carias Arias que cerró los ojos a
este mundo, la mejor hermana que pude haber seguido teniendo, gracias mi
hermana por ser quien fuiste, que Dios Padre y Madre te llenen de su Luz, no te
olvidare nunca hermana mía.
QEPD 8 Septiembre 1977 - 22 Abril 2010
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
6 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN .............................................................................................................. 3
AGRADECIMIENTO ................................................................................................ 4
DEDICATORIA ........................................................................................................ 5
TABLA DE CONTENIDO......................................................................................... 6
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN .............................................................................. 8
1.1 Problema y Marco Hipotético ......................................................................... 8
1.2 OBJETIVOS ................................................................................................... 9
1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 9
CAPÍTULO 2. MARCO CONTEXTUAL ................................................................. 10
2.1 Antecedentes Mundiales .............................................................................. 11
2.2 Antecedentes Nacionales ............................................................................ 12
2.2.1 Legislación Hondureña .......................................................................... 17
2.2.2 Plan Nacional de Gestión de la Calidad del Aire ................................... 20
2.3 El Ozono ...................................................................................................... 22
2.3.1 Antecedente ........................................................................................... 22
2.3.2 El Ozono en la Atmosfera ...................................................................... 25
2.3.3 Formación del Ozono ............................................................................. 26
2.3.4 Destrucción del Ozono ........................................................................... 26
2.3.5 El ozono en la Troposfera ...................................................................... 27
2.3.6 Smog Fotoquímico ................................................................................. 29
2.3.7 Transporte del Ozono Troposférico ....................................................... 32
2.3.8 Caracterización de los Principales Precursores del Ozono ................... 33
2.3.9 Inventario de Ozono troposférico ........................................................... 41
2.3.10 Efectos del Ozono en la Salud ............................................................. 52
2.3.11 Efectos en la Vegetación ..................................................................... 58
2.3.12 El Ozono Troposférico y el Efecto Invernadero ................................... 60
2.4 Descripción del Área de Estudio .................................................................. 64
2.4.1 Descripción Biogeográfica ..................................................................... 66
2.4.2 Clima ...................................................................................................... 69
2.4.3 Descripción de las Principales Fuentes de Contaminación ................... 70
2.5 Métodos de Captación ................................................................................. 74
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7 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.5.1 Captadores Automáticos o Continuos .................................................... 74
2.5.2 Captadores Pasivos ............................................................................... 77
2.5.3 Comparación de los Métodos Automáticos (continuos) Contra los
Pasivos ........................................................................................................... 80
2.6 Red de Monitoreo ......................................................................................... 83
2.6.1 Monitoreo Espacial ................................................................................ 85
2.6.2 Localización de Sitios de Monitoreo ....................................................... 86
2.6.3 Cantidad de Sitios de Monitoreo ............................................................ 87
2.6.4 Necesidades del Sitio de Monitoreo ....................................................... 90
2.7 Estimación Superficial de los Patrones de Ozono........................................ 92
2.7.1 Regresión Lineal .................................................................................... 93
2.7.2 Geoestadistica y Sistemas de información Geográfica .......................... 94
CAPÍTULO 3. METODOLOGÍA ............................................................................. 97
3.1 Datos y Equipo ............................................................................................. 97
3.2 Presentación de la Metodología ................................................................... 98
3.2.1 Fase 1 .................................................................................................... 99
3.2.2 Fase 2 .................................................................................................. 114
CAPÍTULO 4. RESULTADOS ............................................................................. 120
4.1 Relación del Ozono con las variables auxiliares ........................................ 120
4.2 Geoestadística Aplicada ............................................................................ 124
4.3 Optimización con SIG de la Red de Monitoreo Actual ............................... 126
CAPÍTULO 5. DISCUSIÓN.................................................................................. 128
CAPÍTULO 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................................ 129
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 130
ANEXOS ............................................................................................................. 133
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
8 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN
1.1 Problema y Marco Hipotético
El crecimiento poblacional que el Distrito Central de Tegucigalpa-Comayagüela
(Honduras) ha experimentado en los últimos 15 años y junto a ello la evolución de
los procesos activos “positivos y negativos” producidos por la evolución
permanente de la dinámica social, ambiental y económica ha generado un
importante desequilibrio ambiental en varios niveles. Uno de estos desequilibrios
está altamente relacionado con la emisión de residuos sólidos antropogénicos
gaseosos polutivos y es por esto que resulta necesario conocer e identificar las
zonas urbanas vulnerables producto de esta situación.
La generación de smog es un fenómeno típico de las zonas urbanas y alrededores
con mucha circulación automovilística y con un alto nivel de insolación. Esta niebla
se forma cuando reaccionan los óxidos de nitrógeno y los hidrocarburos con una
fuerte irradiación solar. El producto final de estas reacciones son los gases
oxidantes, como el ozono.
Los efectos son muy diversos; irritan las mucosas, son lacrimógenos, envejecen
prematuramente los pulmones, retardan el crecimiento vegetal y son muy
corrosivos
Por lo tanto realizar un análisis de la distribución espacial de los patrones
superficiales de ozono se transforma en una herramienta útil de planificación
territorial cuando la relación entre la sociedad y el ambiente urbano adquiere un
papel central.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
9 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
1.2 OBJETIVOS
El objetivo general de esta tesis es realizar un análisis de la distribución espacial
de los patrones superficiales de ozono durante el año 2004 en el Distrito Central
(Tegucigalpa y Comayagüela) con las diferentes herramientas disponibles, para
comprobar la situación de contaminación del aire en la zona de estudio y proponer
una nueva red de monitoreo que fortalezca a la red actual.
1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Evaluación de las metodologías de análisis geográfico-estadístico que
permitan analizar la distribución espacial de mediciones puntuales.
2. Modelar la distribución espacial en el espacio urbano del Distrito Central.
3. Estudiar el comportamiento del ozono en el área de estudio.
4. Optimizar la red existente de monitoreo de aire identificando nuevos lugares
en donde colocar sensores pasivos para mejorar la red de monitoreo de
ozono.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
10 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
CAPÍTULO 2. MARCO CONTEXTUAL
La contaminación del aire implica problemas en la salud humana, estos problemas
datan desde la invención del fuego; en nuestros tiempos el problema aumenta
debido a la revolución industrial la cual reemplazo las actividades agrícolas
tradicionales dando como resultado un mayor consumo de combustibles tales
como el carbón y el petróleo, esto empeora aún más con el descontrolado uso de
automóviles en las ciudades, estos factores altamente contaminantes del aire que
respiramos con el tiempo se hicieron presentes en episodios importantes en la
salud pública a causa de la contaminación en grandes ciudades como Londres,
Inglaterra, México y Los Ángeles California.
El efecto invernadero y la disminución de la capa de ozono atmosférico son dos
factores trascendentales causados por la contaminación del aire. El exceso de
dióxido de carbono (CO2), que emite la quema de combustibles fósiles (petróleo y
sus derivados), en los procesos industriales y el uso de productos que contienen
cloro-fluoruro-carbonos (CFC), como aerosoles, refrigeradoras, aire acondicionado
y calefacciones, hacen que los rayos ultravioletas del sol entren directamente a la
tierra y se inicie un periodo de recalentamiento que puede tener efectos
devastadores en los próximos cien años, tales como deshielo en los polos, y la
elevación del nivel del mar que podría desaparecer ciudades completas.
La exposición a los contaminantes del aire tiene efectos críticos sobre la salud,
debido a que pueden generar o agravar enfermedades pulmonares o cardíacas
crónicas y ser nociva para embarazadas, ancianos, niños y la población que
trabaja principalmente en las calles y que vive en condiciones precarias. Además,
puede causar importantes impactos económicos, debido al costo del tratamiento
médico y a considerables pérdidas de productividad por ausentismo.
El informe del diagnóstico de la calidad del aire a nivel centroamericano que
incluye la situación general de la calidad del aire en Honduras, señala que el país
no cuenta con normas de calidad del aire y que la información sobre la vigilancia
de este componente ambiental es insuficiente para sustentar la definición y
aplicación de medidas. Asimismo, el conocimiento de la calidad del aire se basa
generalmente en mediciones en métodos pasivos. El material particulado PM10
(valor promedio anual) y el total de partículas en suspensión (TPS), son los
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
11 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
problemas prioritarios de la calidad del aire en la ciudad de Tegucigalpa (Padilla,
A. 2007).
Es necesaria, representar de una manera gráfica las concentraciones de los
diferentes gases, esta representación nos dará un instrumento de planificación
territorial valioso en la zonificación gaseosa en el área urbana.
Identificar en nuestra urbe las concentraciones de los diversos contaminantes
atmosféricos resulta imprescindible, la implementación de este instrumento nos
regirá las diferentes normativas de regulación para gases urbanos, sean de efecto
de invernadero o micro partículas suspendidas.
2.1 Antecedentes Mundiales
La Organización Mundial de la Salud (OMS) en 1957 estableció una conferencia
en Milán sobre aspectos relacionados con la salud y la contaminación del aire en
Europa, en 1965 la Organización Panamericana de la Salud (OPS) estableció
programas de investigación de la contaminación del agua y del aire con el objetivo
de desarrollar con los gobiernos políticas adecuadas para el control de la
contaminación en el aire, creando en 1967 el programa regional de estaciones de
muestreo de contaminación de aire, la OPS unió esfuerzos con el Centro
Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS) para
establecer la Red Panamericana de Muestreo Normalizado de la Contaminación
del Aire (REDPANAIRE).
REDPANAIRE comenzó con ocho estaciones, teniendo a finales de 1973 88
distribuidas en 26 ciudades de 14 países, en 1980 se unió al Programa Global de
monitoreo de la Calidad de Aire fundado por la OMS-PNUMA en 1976 como parte
del Sistema Mundial de Monitoreo del Medio Ambiente (GEMS siglas en ingles).
En la década de los 90 la OMS organizo el Sistema de Información Sobre la
Gestión del Aire (AMIS siglas en inglés) con presencia mundial, en 1997 el
programa GEMS se incorpora a AMIS, el AMIS básicamente monitorea la
concentración de contaminantes en el aire, estima los efectos sobre la salud
pública a través de estudios epidemiológicos y la propuesta de planes de acción
para mejorar la calidad del aire.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
12 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
En la actualidad varios tratados rigen comportamientos de regulaciones
ambientales, pero hay dos muy importantes los cuales son Agenda 21 y Desarrollo
del Milenio los cuales los dos se enfocan en la regulación del CO2, NO2 y otros
gases de efecto de invernadero ya que son los gases de mayor generación
natural y antrópica los cuales al estar en contacto con diferentes elementos sufre
transformaciones dando como tal gases secundarios como el Ozono troposférico.
2.2 Antecedentes Nacionales
El combatir la problemática de la contaminación atmosférica en el país comienza
en el año 1993, con el programa Aire Puro en la región Centroamericana
financiado por la Agencia Suiza para el desarrollo y la Cooperación (COSUDE) y
ejecutado por la Fundación Suiza de Cooperación para el Desarrollo Técnico
(Swisscontact).
El objetivo principal de este programa fue el mejoramiento de la calidad del aire
urbano en Guatemala, Honduras, Costa Rica, Nicaragua, El Salvador y Panamá,
mediante la promoción de algunas políticas y acciones iniciales como el
establecimiento de las bases para un marco legal que regulara el tema de las
emisiones vehiculares, prohibición del uso de gasolina con plomo, la capacitación
de profesionales en el sector automotriz, implementación de un sistema de
inspección y mantenimiento regular de automóviles y sensibilización de la
población
En 1994 el Centro de Estudios y Control de Contaminantes (CESCCO) con el
apoyo financiero y asesoría técnica de la fundación SWISSCONTACT-Pro Eco,
realizaron un programa de monitoreo de contaminantes atmosféricos, orientado a
la medición del impacto de las emisiones vehiculares en la calidad del aire en la
ciudad de Tegucigalpa. Pese a que el apoyo con SWISSCONTACT finalizó en el
año 2001, el CESCCO cuenta con una capacidad instalada para continuar con
estudios e investigaciones en materia de calidad del aire que sean de importancia
nacional.
Los indicadores o parámetros seleccionados para el monitoreo de contaminantes
atmosféricos, obedecen a referencias internacionales, donde se consideran en
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
13 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
base a sus efectos nocivos que repercuten en la salud humana y del medio
(plantas, animales, monumentos y edificios). En la tabla 2.1 se presenta un
resumen de los parámetros seleccionados para el programa que desarrolla el
CESCCO, así como sus principales efectos en la salud (CESCCO, 2005).
INDICADORES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
Parámetro Características físicas Fuentes principales Efectos en la salud
TPS
Diámetro aerodinámico de 1 a 500 micrómetros.
Erosión natural y resuspensión de partículas del suelo Incendios, quema de materiales. Quema combustibles
Irrita la membrana mucosa Inicia diversas enfermedades respiratorias
PM10
Diámetro aerodinámico menor de 10 micrómetros
Erosión natural y resuspensión de partículas del suelo Incendios, quema de materiales. Quema de combustibles.
Afecciones pulmonares Mala función respiratoria
NO2
Gas color café rojizo de olor fuerte y asfixiante.
Se forma por la reacción del oxígeno y el nitrógeno del aire debido a la elevada temperatura en los motores de combustión interna.
Aumenta susceptibilidad a infecciones virósicas Irrita los pulmones Causa edema, bronquitis y neumonía Irrita la nariz, garganta y ojos
O3
Es un gas incoloro fuertemente oxidante.
Se forma por las reacciones en fase gaseosa entre el oxígeno del aire con los hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre provenientes de la combustión en presencia de la radiación solar.
Irrita la nariz, garganta y ojos pérdida de coordinación muscular Ahogo, dolores de cabeza y cansancio
Pb
Metal gris azulado, maleable.
Proviene de los aditivos de tetraetilo y tetrametilo de plomo que se añaden a la gasolina como antidetonantes (para suavizar la combustión en el motor), que al ser quemados producen óxidos y haluros de plomo.
Acumulación en huesos principalmente En concentraciones bajas puede causar desórdenes en el comportamiento tales como irritabilidad, intranquilidad y agresividad principalmente en los niños Reduce el nivel de cociente intelectual, afecta la memoria, locomoción y la habilidad para concentrarse
Tabla 2.1 Indicadores de contaminación atmosférica. (CESCCO, 2005)
Durante el primer año del programa solamente se monitorearon las
concentraciones de dos indicadores de contaminación atmosférica: total de
partículas en suspensión (TPS) y plomo (Pb).
A partir de 1995 se implementó la metodología para la determinación de dióxido
de nitrógeno (NO2) y ozono (O3) mediante métodos pasivos (ver fig.2.1) y en el
año 1997 se incorpora la medición de partículas menores de 10 micrómetros
(PM10).
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
14 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
En 2004, las Municipalidades del Distrito Central y San Pedro Sula, adquirieron
cabinas automáticas para la vigilancia de la calidad del aire (ver Fig2.2). En la
ciudad de San Pedro Sula el sistema está conformado por una cabina y en la
ciudad de Tegucigalpa por tres cabinas localizadas en el Parque Central, Centro
de Meteorología de la Universidad Nacional Autónoma de Honduras (UNAH) y en
el barrio La Granja de Comayagüela. Este sistema tiene la capacidad para analizar
de manera continua siete parámetros indicadores de contaminación del aire:
dióxido de azufre (SO2), monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno (NOx),
dióxido de nitrógeno (NO2), monóxido de nitrógeno (NO), ozono (O3) y partículas
en suspensión (TPS), actualmente este sistema está fuera de funcionamiento
debido a la falta de mantenimiento. (Padilla, A. 2003).
Figura 2.1 Sensor pasivo (CESCCO 2005)
A nivel internacional la selección de los parámetros ha evolucionado a medida que
se han establecido mecanismos de control de la contaminación del aire, por
ejemplo el monóxido de carbono (CO) en USA ya no es un problema, dado que se
han ido estableciendo regulaciones más estrictas para los motores de combustión.
Caso contrario, en nuestro país donde todavía hay un importante número de
vehículos años 70-80s a los que no pueden adaptarse sistemas de control en sus
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
15 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
motores de combustión. También se da el caso de medir nuevos parámetros más
estrictos y con impactos significativos en la salud de las personas, como la
medición de las partículas de polvo más finas como lo son las partículas PM2.5
(de un diámetro aerodinámico menor a 2.5 micrómetros) y la caracterización de la
composición de la mismas (acidez, alcalinidad, composición orgánica o
inorgánica), (CESCCO, 2005).
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
16 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Red de Monitoreo:
El diseño de la red de monitoreo fue orientado a evaluar el impacto de las
emisiones vehiculares en la calidad del aire del Distrito Central, y determinar la
concentración máxima a la que están expuestas las personas que transitan por la
calle o que trabajan en ella (vendedores ambulantes, agentes de tránsito, entre
otros). Este método de medición es conocido como “KerbSide”2, los equipos de
muestreo se ubican hasta una distancia de 2 metros de la calle y a una altura de
1.5-3.0 metros. Para ello fueron seleccionados unos sitios que conforman una red
para la toma de muestras de aire que cumpliesen con varios criterios técnicos
entre los cuales el de mayor relevancia fue el flujo vehicular, categorizando los
sitios como bajo, medio y alto flujo vehicular. El sitio de muestreo se localiza a lo
largo de la trayectoria de la calle o vía, considerándosele como lineal y de micro
escala, ya que la concentración es representativa de un área de 10-100 metros.
(CESCCO, 2005).
Figura 2.2 Cabina Automática en el Parque Central (CESCCO 2005)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
17 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.2.1 Legislación Hondureña
Nuestro país cuenta con ciertas normas y reglamentos que rigen también a nivel
local la salud ambiental.
Compendio de Leyes que Involucran la Contaminación del Aire
Instrumento Jurídico Decreto Fecha Articulo Descripción Parcial
Constitución de la República Decreto 131-82 1/11/1982 Art. 145 Artículo 145.- Se reconoce el derecho a la protección de la salud. Es deber de todos participar en la promoción y preservación de la salud personal y de la comunidad. El Estado conservará el medio ambiente adecuado para proteger la salud de las personas.
Convenio de Viena para la protección de la capa de ozono.
Decreto 73-93 21/8/1993 Todos
Convenio Marco de las Naciones Unidas para Cambio Climático.
Decreto 26--95 6/29/1995 Todos
Convenio de Basilea sobre el control y uso de plaguicidas.
Decreto 31-95 28/10/1995 Todos
Ley de Municipalidades. Decreto 134-90 19/11/1990 Art. 12 inciso 3 Art. 14 inciso 6 Art. 25 inciso 18
Art. 12 La facultad para recaudar sus propios recursos e invertirlos en beneficio del municipio, con atención especial en la preservación del medio ambiente. Art. 14 Proteger el ecosistema municipal y el medio ambiente. Art. 25 Planear el desarrollo urbano determinado, entre otros, sectores residenciales, cívicos, históricos, comerciales, industriales y de recreación, así como zonas oxigenantes, contemplando la necesaria arborización ornamental.
Ley General del Ambiente. Decreto 104-93 27/5/1993 Art. 5, 7, 8, 52, 53, 59, 60, 61, 62, 67, 80, 91, 92, 108
Reglamento de la Ley General del Ambiente.
Acuerdo 109-93 27/5/1993 Art. 104 inciso a.
a) Expeler o descargar en la atmosfera, contaminantes activos o potencialmente peligrosos, cuyo uso esté prohibido o que no haya sido objeto de tratamientos prescritos en las normas técnicas aplicables, que causen o puedan causar la muerte de personas o graves daños a la salud humana o al ecosistema.
Ley del Ministerio Publico Decreto 228-93 6/1/1994 Art. 1 inciso 6 Art. 16 inciso 16 Art. 56
Art. 1 Colaborar en la protección del medio ambiente, del ecosistema, de las minorías étnicas, preservación del patrimonio arqueológico y cultural y demás intereses colectivos. Art. 16 Ejercitar las acciones previstas en las leyes de defensa protección del medio ambiente y del ecosistema y de preservación del patrimonio arqueológico y cultural. Art. 56 Las atribuciones relacionadas con la defensa del ecosistema, medio ambiente, consumidor, grupos étnicos, bienes nacionales, patrimonio arqueológico, cultural y otros intereses públicos y sociales, serán ejercitados por el Fiscal General de la República directamente o por medio de las unidades administrativas especiales o de funcionarios que designe al efecto mediante acuerdo debidamente motivado.
Ley General de Minería Decreto 292-98 6/2/99 Art. 83 La autoridad minera fijara por los procesos mineros, los factores que considere causan impacto negativos en el ambiente, las disposiciones de prevención de la contaminación del medio o de la degradación de los recursos naturales, fijaran los estándares ambientales en la actividad minera y los contenidos mínimos del
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18 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Estudio de Impacto Ambiental. Con dichos elementos creará el Manual de Política Ambiental Minera, como parte de la Política Ambiental Nacional
Reglamento General de Salud Ambiental
Acuerdo 0094-1997
10/6/1997 Art. 55, 56
Art. 55. A todos los establecimientos que constituyan o puedan constituir fuente de emisión de contaminantes atmosféricos y que hayan sido instalados o construidos dentro del perímetro urbano de todas las ciudades del país, la autoridad de la Región, o Área de Salud respectiva les concederá un plazo no mayor de cinco años que se contará a partir de la fecha en que se les notifique el aviso, para que se trasladen a otros sitios determinados por las Municipalidades de su jurisdicción, de común acuerdo con dicha autoridad de salud. No se autorizarán ampliaciones o modificaciones cuando dichos establecimientos se encuentren en tales condiciones. Art. 56. La Secretaría de Salud, la Secretaría de Recursos Naturales y Ambiente, Dirección General de Transporte y la Dirección Nacional de Tránsito, dictarán las normas técnicas apropiadas para mantener los niveles o concentraciones de sustancias contaminantes para la atmósfera, mismas que son emitidas por los vehículos automotores públicos o privados
Reglamento para la Regulación de las Emisiones de Gases Contaminantes y Humo de los Vehículos Automotores
Acuerdo 000-719
11/10/99 Todos
Reglamento para el Manejo de Residuos Solidos
Acuerdo 378-2001
4/6/2001 Art. 65, 77
Art. 65 Se prohíbe la quema de basura, pertitiendose la incineración de residuos sólidos previa autorización de la Secretaria de Estado en los Despachos de Recursos Naturales y Ambiente en situaciones en donde sea factible otro sistema. Art. 77 La entidad de aseo ejecutara control sobre esparcimiento de partículas, polvo u otros objetos que por la acción del viento puedan ser transportados a los alrededores del sitio de disposición final.
Código de Salud
Decreto 65-91 1991 Art. 49, 50
Art. 49 Se prohíbe fumar en todo lugar o establecimiento publico en los cuales haya concurrencia de personas. Se exceptúan los lugares destinados exclusivamente a fumadores y aquellos al aire libre que no entrañen peligro para las otras personas. El Reglamento de esta Ley establecera los controles a la publicidad, venta, niveles de toxicidad y los mecanismos para la información obligatoria de las empresas de la industria tabacalera del país.
Ley de Ordenamiento Territorial
Decreto No. 180-2003
2003 Art. 5 inciso 6
Sostenibilidad del desarrollo, equilibrando: i) El crecimiento y la dinámica económica, íi) La evolución social armónica, incluyente y equitativa; y iii) La preservación del ambiente, buscando la transformación productiva con el uso racional y la protección de los recursos naturales, de tal forma que se garantice su mejoramiento progresivo, sin deteriorar o amenazar
Tabla 2.2 Compendio de Leyes
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
19 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Al encontrarnos en una ciudad atmosféricamente contaminada, con este
compendio de leyes evidenciamos la urgencia de contar con un mecanismo de
monitoreo o identificación de zonas degradadas, para rescatar un bien natural tan
vital y al alcance de todos y recordemos que el aire no tiene fronteras (ver fig. 2.3),
la contaminación atmosférica ambiental urbana navega por los aires y traspasa los
límites fronterizos siendo este un factor regional y no necesariamente local como
otros contaminantes.
Figura 2.3 Evento registrado en abril de 2005, el origen de los humos que afectaron a la ciudad de Tegucigalpa durante el
periodo crítico de visibilidad, provino esencialmente de territorio nicaragüense y no del propio país hondureño. Ello es una
muestra de la necesidad de abordar el problema a nivel Mesoamericano (PNGCA)
El objetivo de este compendio de leyes es darle la garantía constitucional al
ciudadano y que asegure a todas las personas a vivir en un medio ambiente libre
de contaminación, aprovechando el hecho de que ninguna actividad puede
desarrollarse a costa de debilitar el medio ambiente. De este modo orienta la
incorporación o creación de instrumentos para abordar eficiente y eficazmente una
gestión ambiental, que pueda dar garantías de un desarrollo armónico y sostenible
en la protección a los recursos naturales ya sea la población, fauna o flora.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
20 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.2.2 Plan Nacional de Gestión de la Calidad del Aire
La Secretaria de Recursos Naturales y Ambiente de La Republica de Honduras
(SERNA) a través del Centro de Estudios y Control de Control de Contaminantes
(CESCCO) mediante el Centro Mario Molina para Estudios Estratégicos sobre
Energía y Ambiente tienen como estrategia el lanzamiento del Plan Nacional de
Gestión de la Calidad del Aire (PNGCA) el cual tiene como propósito el contribuir
tanto al mejoramiento de la calidad del aire como a la prevención de su deterioro,
de tal manera que, dentro del marco de desarrollo humano sostenible, se proteja
la salud de la población con equidad.
El PNGCA se constituye como un documento maestro que engloba la
problemática de contaminación atmosférica, aun cuando este documento está en
su fase terminal de elaboración, ha sido reformulado y actualizado año tras año
atendiendo a que se constituye en un primer ejemplo reuniendo un conjunto de
acciones y estrategias que permitirán darnos una buena orientación en su primera
versión.
El objetivo general del Plan Nacional de Gestión de La Calidad del Aire tiene como
eje proteger la salud y el bienestar de la población urbana hondureña mediante la
mejora de la calidad del aire en ciudades del país y contribuir, al mismo tiempo, a
la mitigación del cambio climático.
El PNGCA en su primera versión considera como líneas estratégicas las
siguientes:
Transporte Sustentable. Para mejorar la calidad del aire en las zonas
hondureñas y contribuir a la mitigación del cambio climático se requiere una
mejora sustancial en sus sistemas de transporte urbano. Para ello se
requiere un esfuerzo coordinado entre el Gobierno Nacional, las
municipalidades y las diversas partes interesadas, con la finalidad de
priorizar el desarrollo y/o mejora de sus sistemas urbanos motorizados, no
motorizados y de transporte de carga, así como la integración de transporte
y planeación del uso de la tierra. Las decisiones asociadas a estas
prioridades tienen que estar basadas en una evaluación sólida, objetiva y
transparente del sistema de transporte existente.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
21 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Generación de electricidad limpia y eficiente: Los desafíos que
atraviesa el país en materia de generación de electricidad requieren el
establecimiento de medidas que propicien: a) que las nuevas centrales de
generación que habrá de instalarse en los próximos años sean limpias y
eficientes, b) que se reduzca la generación de contaminantes de las
centrales existentes, a través de la instalación de sistemas de control de
emisiones, cambio a combustibles menos contaminantes y elevación de la
eficiencia de generación y c) la racionalización de la demanda de
electricidad, a través de un programa de eficiencia energética dirigida a la
industria, los comercios y los hogares, además de la reducción de las
pérdidas de electricidad que el sistema padece hoy en día.
Industria limpia y competitiva. Un enfoque integral de mejora del
desempeño ambiental y de competitividad de la industria permitirá tener
importantes resultados en la reducción de las emisiones contaminantes
generadas por este sector, tanto de las partículas y gases que tienen un
efecto en la salud como de gases de efecto invernadero que contribuyen al
calentamiento global.
Restauración ecológica. La reforestación de las zonas de influencia áreas
urbanas y la prevención y control de incendios forestales constituyen
importantes líneas de acción para la mejora de la calidad del aire y la
mitigación del cambio climático. La reforestación permite, entre otros
múltiples beneficios, evitar la erosión al fijar el suelo y servir de barrera a la
dispersión de terrenos de cultivos y otras áreas desprovistas de vegetación.
La prevención y control de incendios es una necesidad para reducir la
ocurrencia de eventos de contaminación del aire de alcance local, nacional
y regional.
Fortalecimiento de la gestión de la calidad del aire. Honduras requiere
establecer un Sistema Integral de Gestión de la Calidad del Aire dirigido a
consolidar la implantación de un proceso eficaz de mejora continua de la
calidad del aire y mitigación de cambio climático. Entre otras cosas, este
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22 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
sistema debe estar basado en información objetiva y herramientas de
gestión sólidas. Debe estar apoyado, a su vez, en mecanismos eficaces de
toma de decisiones, involucramiento de las partes interesadas y
participación social, además de incluir mecanismos de seguimiento y
evaluación.
Basado en lo anterior podemos tener una gran expectativa con el lanzamiento del
PNGCA como instrumento de la gestión atmosférico-ambiental, sin embargo se
detecta en esta versión borrador, una ausencia en el componente de educación
ambiental el cual es primordial en cualquier caso de deterioro del ambiente, se
espera que en la versión final sea incluido.
2.3 El Ozono
2.3.1 Antecedente
En 1785 el químico holandés M. Van Marum observó que el oxígeno sometido a
las descargas de chispas eléctricas poseía un olor peculiarmente irritante y que
tenía la propiedad de empañar el mercurio. Cruikshank en 1801 observó el mismo
olor en oxígeno recién preparado por electrólisis, pero fue el químico alemán C.F.
Schónbein en (1799-1868) el primero en reconocer (1840) que dicho olor obedecía
a la formación de una sustancia distinta derivada del oxígeno, a la que llamó
ozono (del griego que significa oler).
En 1856, el químico y físico inglés Thomas Andrews, mostró que el ozono estaba
formado únicamente por oxígeno, y en 1863, Soret estableció la relación entre el
oxígeno y el ozono al encontrar que tres volúmenes de oxígeno producen dos
volúmenes de ozono. Puesto que el ozono se obtiene directamente del oxígeno, el
cual se descompone completamente en este elemento y es una mitad más denso
que éste, se deduce que sus moléculas están constituidas por tres átomos de
oxígeno; su fórmula es O3. Por lo tanto, el ozono O3 es la forma triatómica del
oxígeno molecular o, dicho de otro modo, es una forma alotrópica del oxígeno El
ozono O3 es un gas azulado, inestable con un olor fuerte y penetrante, peligroso
para la respiración, pues ataca a las mucosas. Su densidad 2140 kg/m3 y hierve a
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
23 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
-112°C, dando un gas azul índigo muy inestable. Es mucho más soluble en agua
que en el oxígeno, y es absorbido por la esencia de trementina y otros disolventes
orgánicos.
El ozono está presente de forma natural en pequeñas proporciones por toda la
atmósfera, particularmente en la estratosfera a una distancia de unos 19 a 30 Km
sobre la superficie de la Tierra (ver fig. 2.4), donde forma la conocida Capa de
Ozono. A esas altitudes, el ozono tiene un comportamiento beneficioso puesto que
filtra la radiación ultravioleta que llega a la Tierra proveniente del Sol. Por el
contrario, al nivel del suelo (troposfera), el ozono tiene efectos negativos causando
problemas sobre la salud y sobre la vegetación (Delgado 2004)
Figura 2.4 Capas de la atmósfera involucradas en el ozono (www.ecured.cu)
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24 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Las propiedades del ozono son las siguientes:
PROPIEDADES DEL OZONO
Nombre (IUPAC) sistemático
Trioxígeno
General
Fórmula semi-desarrollada O3
Fórmula molecular n/d
Identificadores
Número CAS 10028-15-6
Propiedades físicas
Estado de agregación Gas
Apariencia Azul pálido
Densidad 2140 kg/m3; 2,14 g/cm3
Masa molar 47,998 g/mol
Punto de fusión 80,7 K (-192,45 °C)
Punto de ebullición 161 K (-112,15 °C)
Índice de refracción 1,2226 (liquid)
Propiedades químicas
Solubilidad en agua 0,105 g/100 mL (0 °C)
Tabla 2.3 Propiedades del ozono (IUPAC).
La molécula de ozono (Figura 2.5) es angular, con un ángulo de 117°, con una
estructura en resonancia entre las dos configuraciones electrónicas posibles. El
ozono es diamagnético, lo que indica la ausencia de electrones desapareados.
Figura 2.5 Molécula del ozono (www.ozonodiamant.com)
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25 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.3.2 El Ozono en la Atmosfera
El ozono atmosférico juega un importante papel en la protección de los rayos Ultra
Violeta (UV), este se localiza en la estratosfera y juega un papel significativo en la
química atmosférica, debido a los vientos estratosféricos, el ozono es transportado
desde las regiones tropicales hasta las polares. Así pues, cuando más cerca
vivamos del Ecuador, menos cantidad total de ozono nos protege de la luz UV.
Las unidades en que es medido el ozono estratosférico son Unidades Dobson
(UD) Estas concentraciones se miden en unidades Dobson, donde: 1 UD = 2.7 x
1018 (moléculas O3/cm3), las cuales se reflejan en los trópicos con valores de
250UD y en las regiones subpolares 450UD.
Figura 2.6 Distribución de ozono atmosférico (TOMS 2004)
El ozono se concentra en la estratosfera entre los 19 y 30km de altura, en esta
situación forma una capa delgada que actúa como filtro protector evitando que la
radiación ultravioleta alcance la superficie terrestre con una intensidad que pueda
resultar nociva para la vida misma.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
26 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.3.3 Formación del Ozono
Como se observa en la reacción (1), los enlaces de la molécula de oxígeno se
pueden romper al absorber la energía de un fotón de radiación ultravioleta de
longitud de onda menor de 240 nm, formando dos átomos de oxígeno libres. En
(2) un átomo de oxígeno libre reacciona con una molécula de oxígeno formando
una de ozono. Esta reacción suele producirse con la intervención de alguna otra
molécula M que no se consume en la reacción.
O2 + hv (< 240 nm) ----> O + O (1) Formación del ozono
O + O2 -------------------> O3 (2)
2.3.4 Destrucción del Ozono
En (3) se observa que las moléculas de ozono absorben radiaciones ultravioleta
de menos de 320 nm, rompiéndose en moléculas de oxígeno más átomos de
oxígeno libres. Los átomos de oxígeno libres reaccionan con más moléculas de
ozono (4) formándose oxígeno molecular.
La reacción (4) es bastante lenta en sí misma, pero diversas substancias como los
óxidos de nitrógeno (NO y NO2), el hidrógeno y sus óxidos (H, OH, and HO2) y el
cloro y sus óxidos (Cl, ClO y ClO2) actúan como catalizadores acelerando la
destrucción del ozono. En esta reacción es donde inciden de forma más relevante
las substancias de origen humano que destruyen la capa de ozono.
En conjunto, en condiciones normales, se forma un sistema en equilibrio en el que
tantas moléculas de ozono se forman por unidad de tiempo como las que se
destruyen, por lo que su concentración permanece constante. El ozone es mucho
más raro que el oxígeno normal en la alta atmósfera. De cada 10 millones de
moléculas de aire, unos 2 millones son oxígeno normal y sólo 3 moléculas son de
ozono.
O3 + hv (< 320 nm) -- O + O2 (3) Destrucción del ozono
O + O3 ---------------- O2 + O2 (4) (www.tecnum.es)
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27 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.3.5 El ozono en la Troposfera
En la segunda mitad del siglo XIX el ozono troposférico fue uno de los principales
temas de estudio debido a que se creía (erróneamente) que evitaba la
propagación de epidemias debido a su papel desinfectante. Se realizaron
numerosas medidas utilizando papel de test de Schónbein, el cual sólo daba
información semicuantitativa. No fue hasta 1876 que en el Observatorio Municipal
de París en Montsouris realizaron medidas cuantitativas continuas durante 34
años (Delgado, 2004).
El origen clásico del ozono troposférico era el ozono transportado desde la
estratosfera y que era destruido en la superficie (Delgado,2004). La producción
fotoquímica como fuente de ozono en atmósferas no contaminadas no se
reconoció hasta que Crutzen (1973) y Chameides (1973) propusieron que la
oxidación del metano (Ch4) y el monóxido de carbono (CO) en presencia de óxidos
de nitrógeno (Nox) daban lugar a una considerable producción de ozono.
Actualmente, el ozono es, entre los oxidantes fotoquímicos presentes en el aire, el
de mayor importancia, el mejor estudiado y cuyos efectos son mejor
comprendidos. A pesar de que el ozono troposférico es un gas traza, es de suma
importancia puesto que es el compuesto iniciador de las cadenas de oxidación en
la troposfera, ya que indirectamente produce OH y HO2 que son especies
altamente oxidantes. El ozono y sus derivados fotoquímicos OH y HO2 son los
principales oxidantes para la mayoría de los gases reducidos. Por lo tanto el ozono
juega un papel importante controlando la capacidad oxidativa de la atmósfera. Sin
el ozono, gases reducidos como el CO, los hidrocarburos y la mayoría de los
compuestos de azufre y nitrógeno reactivos, se acumularían considerablemente
en la atmósfera.
Desde un punto de vista ambiental, elevadas concentraciones de ozono en la
superficie hacen que el ozono troposférico sea considerado como un contaminante
puesto que tiene efectos negativos en la salud humana y en las plantas. La
concentración natural del ozono sobre la superficie terrestre aparece referida entre
límites de 10 y 50 ppb. Su concentración en áreas urbanas y en áreas rurales de
continentes industrializados es mayor que la encontrada en regiones apartadas de
la actividad humana. (Delgado, 2004)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
28 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
El ozono troposférico está también en la lista de gases de efecto de invernadero.
GASES INVERNADERO NATURALES Y ANTROPOGÉNICOS
Gases invernaderos naturales
Emisiones antropogenicas
H2O (vapor de agua) CO2 (28ldehíd de carbono)
CH4 (metano) CH4 (metano)
CO2 (dióxido de carbono) N2O (óxido nitroso)
O3 (ozono)
N2O (óxido nitroso)
Tabla 2.4 Gases invernadero naturales y antropogénicos
La concentración de ozono troposférico en el aire es el resultado neto de una gran
diversidad de procesos atmosféricos que incluyen su producción fotoquímica a
partir de otros contaminantes primarios.
Figura 2.7 Formación del ozono troposférico
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29 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.3.6 Smog Fotoquímico
Según el diccionario el smog significa “Niebla baja con hollines, humos y polvos en
suspensión que cubre grandes extensiones por encima de las urbes
industriales“(Diccionario Enciclopédica Vox. 2009)
El smog fotoquímico es un evento crítico producido por la fotoquímica del ozono
su principal característica es su elevada concentración en oxidantes,
principalmente ozono y compuestos peróxidos, producidos por las reacciones
fotoquímicas (Baird, 2001. Citado en Delgado, 2004).
La principal manifestación del smog fotoquímico es la formación de una neblina de
un color amarillento gris pardusco con olor desagradable debido a algunos de sus
componentes gaseosos. En su origen intervienen los óxidos de nitrógeno e
hidrocarburos emitidos por los automóviles y por la vegetación en áreas rurales.
Los precursores del Ozono (NOX e hidrocarburos) comienzan a acumularse a
primeras horas de la mañana, en las horas punta, mientras que el máximo de
ozono no se alcanza hasta las primeras horas de la tarde. Estos contaminantes
pueden transportarse en la dirección del viento y afectar al entorno rural en la
vecindad de las áreas metropolitanas (Manahan, 1994. Citado en Delgado, 2004).
Los Ángeles fue la primera ciudad en la que a mediados de los años cuarenta se
detectó el problema del smog fotoquímico. La frecuencia y severidad de los
sucesos pronto hicieron que resultase insoportable, lo que motivó numerosos
estudios para reducir y eliminar el problema. Para que una ciudad esté sometida a
un episodio de smog fotoquímico, deben de darse diversas condiciones ya
reseñadas previamente. En primer lugar, debe haber un tráfico importante que
emita al aire suficiente Monóxido de Nitrógeno (NO), hidrocarburos y otros COV’s.
En segundo lugar, el tiempo debe ser cálido y lucir mucho el Sol, con el fin de que
las reacciones cruciales, algunas de las cuales son fotoquímicas, ocurran a una
velocidad elevada. Finalmente, debe haber, relativamente, poco movimiento de
masas de aire de manera que los reactivos no se diluyan.
Consecuentemente, la época más favorable para que se produzca el smog
fotoquímico es el verano (Julio-Septiembre) en el hemisferio norte y el verano
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30 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
(Enero-Marzo) en el hemisferio sur, cuando la intensidad solar es elevada.
Además, en verano se dan frecuentemente las condiciones meteorológicas
necesarias para la formación de ozono troposférico en episodios de smog. Se
forma una capa de inversión de temperatura que es un prerrequisito importante
para favorecer la acumulación de precursores del smog. La inversión de la
temperatura impide el intercambio vertical de aire por mezcla convectiva y por lo
tanto no se produce la dispersión del aire contaminado en la troposfera libre
(Brasseuretal, 1999 citado en Delgado, 2004).
Por razones orográficas, ciudades como Los Ángeles, Denver, Ciudad de México,
Tokio, Atenas, Sao Paulo y Roma, con densidades de población elevada,
soleadas y cálidas, se ajustan perfectamente a las condiciones mencionadas, por
lo que sufren frecuentes episodios de smog.
En Los Ángeles se producen inversiones de temperatura muy frecuentemente,
alrededor de 300 días al año. Estas inversiones son causadas por el influjo de la
brisa fresca marina durante el día desplazando tierra adentro el aire caliente
continental a nivel del suelo. Esta estratificación en la temperatura del aire es difícil
de romper debido a que Los Ángeles está rodeado por montañas, con lo cual, se
impide un movimiento advectivo horizontal del aire continental. Como resultado, el
aire contaminado es arrastrado hacia el interior por la brisa marina hasta que a
últimas horas de la tarde el calentamiento solar de la superficie continental se
reduce y la circulación local de vientos se invierte. A esas horas, la contaminación
producida por el smog fotoquímico ha llegado a muchas poblaciones y llena casi
toda la cuenca, valle o planicie (Baird, 2001, citado en Delgado, 2004).
Por último resaltar que debido al transporte de largo alcance de los contaminantes
primarios y secundarios incorporados en las corrientes de aire, muchas áreas que
por ellas mismas generan pocas emisiones de precursores están sujetas a
episodios regulares de niveles de ozono a nivel del suelo y de otros oxidantes
formados en el smog. De hecho, algunas áreas rurales y ciudades pequeñas que
se encuentran en el camino de las masas de aire contaminado, experimentan
niveles de ozono incluso más altos que los correspondientes a áreas urbanas
vecinas mayores, ya que en las grandes ciudades, parte del ozono transportado
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
31 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
de otras partes es eliminado por reacción con el óxido nítrico emitido localmente al
aire por los automóviles:
+ → +
En áreas rurales contaminadas son habituales concentraciones de ozono de 90
ppm. Se han observado niveles de ozono elevados en la parte este de USA y en la
oeste de Europa, en zonas que se extienden a lo largo de 1000 km o más, cuando
en veranos cálidos, las condiciones meteorológicas producen grandes cantidades
de ozono en áreas urbanas y no permiten la mezcla vertical de las masas de aire
mientras viajan hacia las zonas rurales. En dichos casos el control del ozono pasa
de ser un problema local a convertirse en un problema regional (Baird, 2001,
citado en Delgado, 2004).
Hay tres mecanismos básicos de reacción fotoquímicos en los que interviene los
NOX para producir ozono en la troposfera, basados en la oxidación de los
hidrocarburos no metánicos (NMHC), más concretamente los denominados
compuestos orgánico-volátiles (COV’s), el monóxido de carbono, CO y del
metano, CH4. Los mecanismos de reacción se inician con el oxidante primario
hidroxilo, OH.
En todos los casos, los mecanismos son catalíticos con respecto al NOX, se
produce interconversión de NO a NO2 sin pérdida de NOX. Sin embargo, el CO, el
CH4 y los hidrocarburos no metánicos (NMHC) o COV’s se consumen en las
reacciones y por lo tanto se consideran que son el combustible de la reacción.
El dominio de uno u otro mecanismo de reacción en la atmósfera depende de la
abundancia de estos combustibles reactivos. Los mecanismos de formación de
ozono troposférico en la troposfera libre y en la lejana capa límite oceánica, donde
las concentraciones de NMHC son relativamente pequeñas se rige por la
oxidación del CO y del CH4 en lugar de los NMHC. Las concentraciones de
metano son típicamente de 1,7 ppm y las de monóxido de carbono se mueven en
el rango de 50-150ppb. Sin embargo, a pesar de que el metano es más abundante
que el monóxido de carbono, el mecanismo principal es el de la oxidación del CO
debido a que la velocidad de reacción del mecanismo del metano es muy baja.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
32 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
En la capa límite cercana a la atmósfera las concentraciones de hidrocarburos son
mucho mayores que en la remota atmósfera, por lo tanto el mecanismo principal
de formación de ozono troposférico será la oxidación de los COV’s. Debido a la
alta concentración de hidrocarburos, tanto la velocidad de producción de ozono
como la de destrucción son muy elevadas. Además, la variedad y concentración
de radicales peroxi (RO2) y las concentraciones de NOX son mayores en la
superficie.
Estas condiciones dan una mayor velocidad de producción de ozono que las
observadas en la remota atmósfera. Sin embargo, las especies que destruyen
ozono también son mayores; por ejemplo los hidrocarburos insaturados
reaccionan directamente con el ozono, por lo que aumenta la velocidad de
destrucción de ozono.
Los procesos de oxidación en la superficie son más complicados que en la remota
atmósfera puesto que el número de hidrocarburos no metánicos disponibles como
combustibles es muy elevado.
Además, la producción de COV’s secundarios a los procesos de oxidación pueden
sufrir nuevamente degradación, produciendo más ozono (Delgado, 2004).
2.3.7 Transporte del Ozono Troposférico
Los contaminantes atmosféricos pueden ser transportados a considerable
distancia por los vientos, afectando la calidad del aire y depositando los
contaminantes en áreas adyacentes o en otros países. Estos efectos se pueden
extender desde unos cientos de kilómetros a incluso miles de kilómetros. Los
contaminantes que se ven sometidos a transporte tienen una vida media de entre
medio día hasta de una semana y quedan retenidos en las capas más bajas de la
troposfera, entre 1 y 2 km de altitud.
Si analizamos la vida del ozono desde sus fuentes hasta sus sumideros,
observamos que para el ozono hay un proceso también importante de transporte
en la troposfera. El transporte de ozono y especialmente de sus precursores que
se produce en las zonas con elevada contaminación de NOX es seguramente el
principal responsable del pequeño aumento de ozono troposférico que se observa
actualmente en el hemisferio norte.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
33 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Entre la generación y su eliminación de la atmósfera, el ozono puede transportarse
horizontalmente y verticalmente. La secuencia entre la fuente, el transporte y el
sumidero define lo que se denomina el ciclo de vida físico del ozono. No obstante,
pueden ocurrir cambios químicos en un tiempo igual o menor a este ciclo de vida
físico. Por lo tanto el ciclo de vida químico es el que determinará por cuánto
tiempo está el ozono en la atmósfera tras su generación. Se estima que el ozono
troposférico tiene una vida media que va desde unos cinco días en verano hasta
algunas semanas en invierno (Delgado, 2004)
2.3.8 Caracterización de los Principales Precursores del Ozono
Como ya hemos comentado el ozono es un contaminante secundario, ósea que
es producido por otros contaminantes principales emitidos por actividades
humanas y naturales que en presencia de luz solar y mediante complejas
reacciones fotoquímicas producen el ozono (ver Fig. 2.7)
Entre estos precursores se encuentran los óxidos de nitrógeno (NOX) y los
compuestos orgánicos volátiles (COVs) emitidos por la industria, el tráfico, las
calefacciones y demás actividades humanas y naturales. El monóxido de carbono
(CO) y el metano (CH4) son precursores minoritarios debido a que intervienen en
la formación del ozono en la troposfera libre.
El ozono troposférico no sólo se produce en zonas urbanas, sino que también se
genera en zonas rurales por el uso de fertilizantes o la quema de biomasa.
Las causas naturales de generación de ozono troposférico son consecuencia de la
producción de NOX por los rayos en las tormentas, la producción de metano
debido a la descomposición de la materia orgánica, a la emisión de hidrocarburos
como los isoprenos y los terpenos por la vegetación y debido a la contribución del
CO emitido por la quema de la biomasa.
La formación de O3 a partir de sus precursores es una función compleja que
depende de muchos factores, que incluyen la intensidad de la luz solar, el
mezclado atmosférico, la concentración de los precursores en el aire, la relación
entre sus concentraciones y la reactividad de los precursores orgánicos (COV’s)
(Delgado, 2004).
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
34 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.3.8.1 Óxidos de Nitrógeno (NOX)
El término NOX se refiere a la mezcla de los óxidos NO + NO2, producidos en todo
proceso de combustión por conversión del nitrógeno libre del aire o del combinado
en el propio combustible. En los gases de combustión el NO representa alrededor
de 90 – 95 % de la mezcla (Chock.O. P et al, 1987; Amor, J.N., 1992; Kunz. R.G.,
1992, citado en Delgado 2004) Junto a los NOX las emisiones incluyen productos
de combustión completa (C02y H2O), productos de combustión incompleta (CO y
cientos de compuestos orgánicos) y combustible no quemado (Gushee, 1992)
El 88,7 % de los óxidos de nitrógeno en la atmósfera son de origen natural y el
resto, el 11,3%, es de origen antropogénico.
Las fuentes naturales de óxidos de nitrógeno son los incendios forestales
(naturales), procesos anaeróbicos en el suelo y descargas eléctricas en las
tormentas. Las fuentes antropogénicas son principalmente los procesos de
combustión a altas temperaturas y en menor medida algunas actividades
industriales.
La producción eficiente de ozono troposférico depende sensiblemente de la
concentración de NOX. Con altas concentraciones de NOX, la producción será
ineficiente, con concentraciones bajas de NOX, la producción de ozono es eficiente
y sin embargo con muy pequeñas concentraciones de NOX o casi nulas, no se
produce ozono troposférico.
En condiciones en las que la concentración de NOX sea muy elevada el ozono
producido puede ser destruido por los NOX según la reacción:
En la que se considera que el NO2 se pierde o se transforma en otros reservorios
compitiendo con la reacción de fotolisis del NO2 que llevaría a la formación de
átomos de oxígeno, y consecuentemente a la producción de ozono según la
ecuación:
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
35 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
En ausencia de NOX los procesos de oxidación fotoquímicos llevan a la
destrucción del ozono. NOX no habría o se reduciría mucho la producción
fotoquímica de ozono en la troposfera. (Delgado, 2004)
2.3.8.2 Compuestos Orgánicos Volátiles (COV’s)
Las propiedades más relevantes de un compuesto orgánico como precursor del
ozono son su volatilidad que gobierna su emisión a la atmósfera y su reactividad
que determina su vida media endicha atmósfera.
Cabe señalar que entre los hidrocarburos, el metano por su reactividad
despreciable en condiciones ambientes contribuye en forma mínima en episodios
de corta duración y es clasificado como no reactivo (EPA, 1986)
Además de los hidrocarburos hay otros compuestos orgánicos foto químicamente
reactivos tales como alcoholes, aldehídos, éteres y cetonas que actúan como
precursores del ozono en procesos atmosféricos.
Por esta razón los compuestos importantes como precursores suelen ser referidos
como hidrocarburos no metano (NMHC abreviadamente en la literatura en inglés),
o más precisamente compuestos orgánicos no metano (NMOC) o mejor gases
orgánicos no metano (NMOG). Así este último término incluye las especies
oxigenadas, no comprendidas en el término NMHC, que están presentes en el
combustible o en las emisiones, y además destaca que el componente debe estar
en estado gaseoso para tener una contribución significativa (Gushee,
1992).También con frecuencia son referidos simplemente como compuestos
orgánicos volátiles (COV’s).
Estos términos distinguen una amplia clase de precursores orgánicos provenientes
de fuentes originadas por la actividad humana Incluyendo la emisión de motores y
fuentes estacionarias, evaporación de combustibles y diversos solventes, industria
química y refino del petróleo. En la mayor parte de las áreas urbanas estas
fuentes antropogénicas representan la mayoría de los precursores, pero en
atmósferas rurales las emisiones naturales pueden tener un gran impacto
(Kirchhoff et al., 1992). Es el caso de los hidrocarburos biogénicos emitidos por la
vegetación, especialmente isoprenos y terpenos, que actualmente reciben una
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
36 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
considerable atención por su contribución a la formación de ozono (Chameides
and Stelson, 1993; Hewit and Street, 1992, citado en Delgado 2004).
El 84,5 % de los hidrocarburos emitidos a la atmósfera son debidos a fuentes
naturales, siendo el 15,5 % debido a orígenes antropogénicos.
Las fuentes de origen antropogénico son principalmente emisiones de vehículos,
evaporación de disolventes, refinerías, industrias, residuos sólidos y emisiones
directas. La distribución de estas fuentes es la que se muestra en el grafico 2.1
Grafico 2.1 Distribución de las fuentes de COV’s (Warneck, 1998)
Las fuentes de origen natural son principalmente las emisiones debidas a la
vegetación, a los océanos, a incendios forestales y a emisiones biogénicas.
Los COV’s generados por la Naturaleza son generalmente hidrocarburos, aunque
también se emiten pequeñas cantidades de compuestos orgánico-volátiles
parcialmente oxidados como pueden ser alcoholes, aldehídos, cetonas y ácidos.
Estos compuestos pueden ser resultado de la formación in situ de la oxidación de
los hidrocarburos emitidos.
Entre los hidrocarburos emitidos biogénicamente, el metano es el más abundante.
Sin embargo, los hidrocarburos no metánicos y los COV’s parcialmente oxidados
Transporte 53%
Industria y refinerías
17%
Residuos sólidos
5%
Emisiones directas
25%
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
37 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
son mucho más reactivos en la atmósfera que el metano, a pesar de que sus
concentraciones individuales en la atmósfera sean mucho menores (Warneck,
1988)
Aunque la mayoría de los hidrocarburos no metánicos son debidos a fuentes
antropogénicas, otra gran cantidad de ellos es debida a fuentes naturales,
concretamente a la vegetación.
Los hidrocarburos aromáticos, especialmente el benceno, tolueno y los isómeros
del xileno, representan la principal clase de compuestos orgánicos asociados al
medioambiente urbano. Los motores de combustión son los principales
contribuyentes a las emisiones de COV’s aromáticos, los cuales son emitidos en
parte debido a la combustión incompleta del combustible, y en otra parte debido a
la vaporización del combustible (Wayne, 2000 citado en Delgado, 2004).
2.3.8.3 Monóxido de Carbono (CO)
El monóxido de carbono es un gas producto de la combustión incompleta de
sustancias orgánicas. Constituye el contaminante de mayor abundancia en la capa
más baja de la atmósfera, sobre todo en el entorno de las grandes ciudades.
Es un gas sin color, olor ni sabor, es tóxico porque envenena la sangre impidiendo
el transporte de oxígeno. Se combina fuertemente con la hemoglobina de la
sangre y reduce drásticamente la capacidad de la sangre de transportar oxígeno.
Las concentraciones en las que se encuentra en la atmósfera son lo
suficientemente bajas para que no se manifieste este carácter tóxico.
El valor de concentración del CO en ciudades se mueve en el intervalo de 1-10
ppm debido a la cercanía de las fuentes, principalmente emisiones de
automóviles. En zonas no contaminadas, los valores de concentraciones
disminuyen hasta valores de 200 ppb en el hemisferio norte y a 50 ppb en el sur.
Alrededor del 90% del que existe en la atmósfera se forma de manera natural, en
la oxidación del metano (CH4) en reacciones fotoquímicas. El CO natural también
proviene de los océanos. El CO se elimina de la atmósfera por oxidación a CO2
(McConnel et al 1971) señalaron que se establecería un estado foto estacionario
para el CO si sólo se considerase la oxidación del metano como única fuente y su
reacción con los radicales OH para oxidarse a CO2 como único sumidero.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
38 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Comparando los valores de concentración calculados con los observados se ha
demostrado que la oxidación del metano es la principal fuente de CO, pero no es
la única. La quema de biomasa y la foto oxidación de los hidrocarburos no
metánicos (NMHC) son también responsables de la concentración de CO en la
troposfera.
Las emisiones antropogénicas parecen ser responsables de la principal fuente de
CO en el hemisferio norte. Una gran cantidad de éste se asocia a la combustión
de combustibles fósiles y de las actividades industriales, que se concentran en el
hemisferio norte.
El transporte, es decir los automóviles, aportan un 74% del CO emitido por la
combustión de combustibles fósiles. El 8% está relacionado con procesos
industriales, principalmente la producción de aceros y cracking catalítico del
petróleo crudo, el 5% proviene de emanaciones de residuos sólidos y el 1%
proviene de combustiones fijas, principalmente centrales térmicas. El resto, un
12% es de diversas fuentes diferentes a las anteriores.
Grafico 2.2 Distribución de fuentes de CO (Warneck, 1998)
Transporte 74%
Industria 8%
Residuos solidos
5%
Combustion fija 1% Varios
12%
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
39 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Las emisiones antropogénicas estimadas por Logan et al (1981), que se muestran
en la tabla 2.5., ascienden a un total de 445 Tg CO/año. Las emisiones anuales de
CO debido a la quema de biomasa se estiman en 840 Tg/año, variando en un
intervalo que va de 300-1600 Tg/año1.
EMISIONES ANTROPOGENICAS DE CO DE COMBUSTIBLES FOSILES Y ACTIVIDADES INDUSTRIALES
Source type North America
Europe Rest of the World
Total
COMBUSTION Coal 1 24 23 48 Lignite --- 3 --- 3 Gas 0.2 0.3 0.1 0.6 Oil 2.2 4.6 3.7 11 Total combustion 3.4 32 27 62 Transportation 94 71 66 233 INDUSTRIES Pig iron production 7.8 16.2 18 42 Steel production 9.5 19.8 17.7 47 Cracking of crude oil 4.5 5 4.1 13.6 Miscellaneous 10.5 9.6 7.3 27.4 Total from industries 32.3 50.6 47.1 130 WASTE DISPOSAL 3 6 11 20 Sum Total 137 155 152 445
Tabla 2.5 Emisiones antropogenicas de CO de combustibles fosiles y actividades
industriales (Tg CO/año)(Warneck, 1998)
Además, otra fuente antropogénica de monóxido de carbono resulta de la
oxidación de los hidrocarburos emitidos a la atmósfera, principalmente de
automóviles y del uso de disolventes industriales. Logan et al (1981) estimaron
que la aportación de esta fuente secundaria de CO era de 90 Tg/año. (Logan1981
citado por Delgado, 2004)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
40 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.3.8.4 Metano (CH4)
El metano es el hidrocarburo atmosférico más abundante y más importante. Su
vida media en la troposfera es de 5 a 10 años.
El metano se emite principalmente por fuentes naturales, debido a los procesos
biológicos de degradación de la materia orgánica, a reacciones anaeróbicas del
metabolismo, las reacciones de putrefacción y la digestión de las termitas forman
metano en grandes cantidades. También emiten metano los océanos y zonas
húmedas.
Estas fuentes son más intensas que las antropogénicas, constituidas
primordialmente por escapes y emisiones incontroladas o accidentales, la
combustión de biomasa, actividades agropecuarias, extracciones de combustibles
como el gas natural y emisiones de residuos sólidos.
La concentración habitual de metano en la atmósfera es de 1,7 ppm. Hasta
mediados de los años 1990 la concentración de metano ha ido ascendiendo a
razón de 1% anualmente descendiendo en los últimos años a un 0,3% anual.
La Tabla 2.6 muestra las emisiones anuales de las principales fuentes
antropogénicas y biogénicas de metano estimadas por el Intergovernmental Panel
on Climate Change (IPCC). Un total de 535 Tg de metano se emiten anualmente.
FUENTES DE METANO EXPRESADAS EN 109 KG/AÑO
NATURAL EMISIONES ANTROPOGENICO EMISIONES ANTROPOGENICO EMISIONES
109 Kg/año (Biosférico) 109 Kg/año (combustible fósiles) 109 Kg/año
Humedales 115 Fermentaciones 85 Gas Natural 40
Termitas 20 Plantaciones de arroz 60 Explotación carbón 20
Océanos 10 Quema de biomasa 40 Quema de carbón 25
Otros 15 Desechos, residuos 90 Industria petrolera 15
TOTAL 160 TOTAL 275 TOTAL 100
Tabla 2.6 Fuentes de metano expresadas en 109 Kg/año (Warneck, 1998)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
41 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
El metano desaparece de la atmósfera a consecuencia, principalmente, de
reaccionar con los radicales OH formando ozono entre otros compuestos.
Se considera que no produce daños en la salud de los seres vivos, pero influye de
forma significativa en el efecto invernadero y también en las reacciones
estratosféricas.
2.3.9 Inventario de Ozono troposférico
2.3.9.1 Escala Mundial
En la antigüedad los datos recolectados acerca de la distribución del ozono
troposférico eran realizados mediante ozono sondas, medidas superficiales y
observaciones con aviones.
En la actualidad se han desarrollado nuevas técnicas para determinar los niveles
de ozono troposférico mediante satélites, la NASA tiene un sitio llamado Giovanni
(http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/giovanni) (ver anexos) el cual comprende una
variedad de satélites los cuales están diseñados para monitorear aerosoles
suspendidos, este sitio permite a los usuarios analizar los fenómenos que van
desde el medio ambiente que rodea una tormenta de polvo del Sahara con el
impacto del huracán Katrina sobre las concentraciones de clorofila en la superficie
del océano.
Giovanni es una herramienta que muestra los datos de ciencias de la Tierra desde
satélites de la NASA directamente en Internet, sin las dificultades de adquisición
de datos y métodos tradicionales de análisis. Giovanni es un acrónimo para el
Centro Goddard de Ciencias de la Tierra de datos y servicios de información del
Centro, o DISC GES, interactiva en línea Visualización y Análisis de la
infraestructura.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
42 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.3.9.1.1 Sensores Remotos para Monitoreo de Ozono a Nivel Global
Dentro de la diversidad de satélites los relevantes o dotados con el instrumento
temático para ozono son:
SATÉLITES RELEVANTES EN MONITOREO DE OZONO
PAÍS SATÉLITE INSTRUMENTO SIGNIFICADO
Europa ERS-2 (1995 a la fecha) GOME European Global Ozone Monitoring Experiment
Europa Envisat-1 (2002-2006) GOMOS Global Ozone Monitoring by Occultation of Start
Europa EPS/MeTop (2004-2018) GOME-2 Global Ozone Monitoring by Occultation of Start
EEUU-NASA Nimbus 7 (1978-1994) TOMS Total Ozone Mapping Spectrometer
EEUU-NASA METEOR-3 (1991-1994) TOMS Total Ozone Mapping Spectrometer
EEUU-NASA ADEOS (1996-1997) TOMS Total Ozone Mapping Spectrometer
EEUU-NASA EPS (1996 al presente TOMS Total Ozone Mapping Spectrometer
EEUU-NASA EOS-AURA (2003-???) OMI Ozone Monitoring Instruments
Tabla 2.7 Satélites relevantes en monitoreo de ozono. (Moragues, Hernandez, 2002)
2.3.9.1.2.1 Resumen de los sensores:
2.3.9.1.2.1.1 EPS (Earth Probe Satellite) TOMS (1996 al presente)
Se encuentra sobre el satélite EPS. Originalmente fue pensado para completar la
información del ADEOS TOMS que daba una cobertura ecuatorial completa
debido a su alta órbita, por lo cual fue puesto en una órbita de 500 km en el lugar
de la original de 950 km. Esta órbita fue elegida para aumentar la habilidad del
instrumento TOMS para realizar mediciones de absorción UV de aerosoles en la
troposfera.
En 1997 cuando falló ADEOS, EPS fue elevado a 740 km para poder cubrir todo el
globo con 24 horas. EP-TOMS FOV a nadir: 39 km latitud x 39 km longitud.
2.3.9.1.2.1.2 Stratospheric Aerosol and Gas Experiment (SAGE) (1979 al
presente)
La serie SAGE ha monitoreado el ozono estratosférico, perfiles de aerosoles y
trazas de gases en los últimos 20 años. Hay a la fecha tres generaciones de
SAGE: SAGE I (que voló de 1979 a 1981), SAGE II que se encuentra en
operación desde 1984, y SAGE III está a bordo del satélite Meteor-3M de la
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
43 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Agencia Espacial Rusa puesto en órbita en diciembre de 2001, y está previsto
también su inclusión en la Estación Espacial Internacional. Pertenece al Langley
Research Center Información se puede obtener de NASA.
2.3.9.1.2.1.3 Stratospheric Aerosol and Gas Experiment I (SAGE I) [1979 -1981]
El equipamiento Stratosplieric Aerosol and Gas Experiment I (SAGE I) funcionó
desde febrero de 1979 hasta noviembre de 1981, al fallar el subsistema de
potencia del satélite, proveyendo datos de perfiles de aerosoles, ozono y dióxido
de nitrógeno, a través de la técnica de ocultamiento solar. El instrumento fue
construido por Ball Aerospace Corporation en Boulder, Colorado. Los datos
incluyen coeficientes de extinción de aerosol en unidades de 1/km en la altitud
desde 0,5 km o tope de las nubes hasta 40,5 km. Estaba montado sobre el satélite
Applications Explorer Mission B AEM-B [El satélite AEM-B estaba ubicado en una
órbita a 600 km en una inclinación de 56 grados extendiendo una cobertura para la
mediciones de ocultamiento solar desde 79 grados sur a 79 grados norte. Tenía
cuatro canales espectrales centrados en las longitudes de onda de 1000, 600, 450
y 385 nm Posteriormente a la puesta en operación del SAGE II, los datos del
SAGE I fueron corregidos dado que se encontraron errores en la dependencia
estacional y espacial del registro de la altitud. Asimismo, se modificaron los
algoritmos de cálculo para reflejar el mejor entendimiento del comportamiento
del instrumento, para mejorar la separación de especies y actualizar la
correlación de datos espectroscópicos y atmosféricos.
2.3.9.1.2.1.4 Stratospheric Aerosol and Gas Experiment II (SAGE II) [Octubre 1984
presente]
Desde Octubre de 1984 el SAGE II se encuentra volando a bordo del Earth
Radiation Budget Satellite (ERBS) recogiendo datos que son procesados y
archivados en el Langley Research Center los cuales cubren cuatro productos de
datos a Nivel 2 (datos geofísicos) de transmisión atmosférica de la radiación solar:
perfiles de extinción de aerosoles centrados en 1020, 525, 453 y 385 nm,
concentración de ozono (espesor óptico a 600 nm), de vapor de agua (espesor
óptico a 940 nm) y de NO2 (espesor óptico a 448 nm). Las variaciones espaciales
y temporales son causadas por modificaciones estacionales o variaciones
meteorológicas de corto tiempo, la química y la microfísica atmosférica y
fenómenos transitorios tales como erupción de volcanes.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
44 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Mide la radiación solar atenuada en siete bandas en el intervalo espectral de
longitudes de onda de 385, 448, 453, 525, 600, 940 y 1.020 nm. El grupo de datos
incluye coeficientes de extinción de aerosoles en unidades de 1 cada km para
altitudes desde 1,5 km o tope de las nubes hasta 45,5 km. La región de extinción
para altura de 25 a 45 km es promediada cada 5 km de intervalo durante el
procesamiento.
Para cada evento, el grupo de datos contiene la fecha, la hora y ubicación, el tipo
de evento (salida de sol o puesta del sol), dato meteorológico, distancia de la tierra
al evento, factores cualitativos para cada longitud de onda del aerosol y conjunto
de Rayleigh y de extinción de aerosol. Las mediciones son de 3 minutos promedio
cada evento y cubren 15 eventos a la salida del sol y 15 a la puesta del sol.
La técnica de medición es de ocultación del sol. El espectrómetro es activado a fin
de tomar mediciones de radiación solar durante los períodos cuando la línea de
vista desde el instrumento del SAGE II al Sol es tangente para latitudes entre el
nivel del mar y 150 km, o sea cuando atraviesa la atmósfera. Se mide la
atenuación de la luz del sol por aerosoles de las cuatro longitudes de onda antes
mencionadas y su procesamiento genera perfiles de extinción de aerosoles. La
autocalibración se realiza cuando la tangente corresponde a altitudes superiores a
150 km y no ocurre atenuación atmosférica de los rayos solares.
El intervalo de latitud varía según la estación. Los intervalos de cobertura totales
van de alrededor de 80 grados Norte a 80 grados Sur.
2.3.9.1.2.1.5 Ozone Monitoring Instrument OMI
Permite medir radiación UV y visible (270 a 400 nm) a través de la técnica de
"scattering" de la radiación solar desde la tierra (nadir). Proveerá un mapa global
diario de alta resolución y perfiles de ozono. El perfil de ozono es obtenido desde
el rápido aumento de la sección eficaz de absorción hacia las longitudes de ondas
cortas en el UV. Medirá también columna total de dióxido de nitrógeno (NO2),
espesor óptico de aerosol y cubierta efectiva de nubes. También medirá SO2, BrO,
HCHO y OCIO.
OMI generará un mapa global diario de un espectro de alta resolución de NO2
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
45 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
La cantidad de ozono estratosférico se determina a partir de medidas con un
instrumento SAGE II (mide ozono estratosférico). Esta cantidad se sustrae del total
de ozono medido a partir del instrumento TOMS. El resultado de la diferencia es lo
que se denomina Ozono Troposférico Residual (TOR) y corresponde a la cantidad
de ozono perteneciente a las capas bajas de la atmósfera.
En la Figura 2.8 se muestra la media de Ozono Troposférico Residual obtenido
mediante esta técnica durante las cuatro estaciones del año medido en unidades
Dobson (1 DU= 2.69x1016 molec/cm2). De esta figura se pueden extraer tres
conclusiones importantes.
La primera es que se observan mayores concentraciones de ozono troposférico en
el hemisferio Norte. Esto es lógico si tenemos en cuenta que la mayoría de las
emisiones industriales ocurren en el hemisferio Norte a latitudes medias.
La segunda es que el Ozono Troposférico Residual en los trópicos es alrededor de
dos veces menor que los valores alcanzados en latitudes medias del hemisferio
Norte y alrededor de 1,4 veces menor que los valores alcanzados en latitudes
medias del hemisferio sur.
La tercera hace referencia a la variación estacional del Ozono Troposférico. A
latitudes medias en ambos hemisferios hay un claro aumento del ozono en las
respectivas primaveras. En el hemisferio Norte hay un incremento adicional en
verano. Este aumento estival es debido a la producción de ozono a partir de
precursores de origen antropogénico. El aumento primaveral de ozono troposférico
que se ha observado en muchas estaciones de medida rurales se ha atribuido
tradicionalmente a inyección de ozono desde la estratosfera. Sin embargo,
recientemente se ha lanzado la hipótesis que se ha debido a la acumulación de
precursores durante el invierno unido a un aumento de la vida media del ozono
durante el invierno lo que provoca este máximo de ozono troposférico en el en el
hemisferio Norte (Penkett and Brice, 1986; Liu et al, 1987). Esta hipótesis parece
que contradice la existencia del máximo de ozono en la primavera austral, puesto
que en esas latitudes las emisiones industriales son pequeñas. No obstante,
Fishman et al (1992) propusieron una evidencia a favor del origen antropogénico
del máximo de ozono en la primavera austral en latitudes medias del hemisferio
Sur. La fuente antropogénica de precursores correspondería a la difusión de los
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
46 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
contaminantes emitidos durante la quema de biomasa en Africa y Sur América en
el invierno austral que es la estación seca.
Figura 2.8 Distribución de ozono troposférico medida con el TOMS. (TRACE)
Hay una concentración natural de ozono presente en la troposfera como resultado
de intrusiones de la estratosfera y de reacciones fotoquímicas a partir de
precursores naturales. Estos niveles de fondo son muy bajos con respecto a áreas
fuertemente afectadas por contaminantes. En la época pre-industrial, los niveles
de fondo se estimaban en 10 a 15 ppb, mientras que ahora, los niveles de fondo
se estiman en un rango que va desde los 20 a 40 ppb (39 - 78 g/m3).
Por el contrario, los niveles alcanzados en el aire de Los Ángeles han llegado a
ser de 680 ppb, aunque ahora los máximos han disminuido hasta valores de 300
ppb. Es el mismo caso que en Ciudad de México, donde los niveles de ozono
troposférico ascendieron hasta 400 ppb en 1992.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
47 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Muchas grandes ciudades de Norte América, Europa y Japón, exceden los niveles
de ozono de 120 ppb, los cuales son típicos durante 5 a 10 días cada verano
(Baird, 2001. Citado en Delgado, 2004).
2.3.9.2 Escala Nacional
La temporada de quemas en Centroamérica normalmente se extiende desde
marzo hasta junio de cada año. En abril del 2009, hubo múltiples quemas en toda
la Península de Yucatán, El Salvador y Honduras, y el humo de las quemas afectó
la calidad del aire y la visibilidad en Honduras. La Figura 1 mosaico 2.1 muestra
una imagen a color natural del instrumento MODIS del satélite Terra de la NASA,
tomada el 1ro de mayo a las 10:30 hora local.
Una imagen a color natural se parece a una fotografía, pero es un compuesto de
las bandas visibles de color rojo, verde y azul captadas por el MODIS. Plumas
gruesas de humo gris son visibles sobre gran parte de Honduras y El Salvador,
entremezcladas con nubes de color blanco brillante. La Figura 2 muestra la
profundidad óptica de aerosoles (AOD) sobre el Yucatán, El Salvador, Honduras y
Nicaragua el 1ro de mayo.
Esta medición fue tomada por el MODIS al mismo tiempo que la imagen de la
Figura 1 del mosaico 2.1. La AOD es proporcional a la concentración de partículas
en la atmósfera, de manera que las lecturas AOD altas corresponden a
concentraciones altas de partículas. Las áreas rojas, anaranjadas y amarillas en la
Figura 2 del mosaico 2.1 indican lecturas AOD altas que corresponden a las
plumas de humo visibles en la Figura 1 del mosaico 2.1. La imagen MODIS a color
natural y las lecturas AOD en las Figuras 1 y 2 proporcionan información
complementaria que, en su conjunto, señalan la ubicación del humo sobre la
región el día 1ro de mayo.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
48 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
La Figura 3 del mosaico 2.1 muestra una fotografía del centro de Tegucigalpa el
día 14 de mayo donde se aprecia la visibilidad limitada debido al humo producido
por las quemas. La baja visibilidad es un problema para los pilotos porque ellos
necesitan distinguir características terrestres (en especial las pistas de aterrizaje)
para poder volar con seguridad. La baja visibilidad también puede afectar al sector
turístico. Los turistas que visitan parques nacionales o lugares históricos sólo para
ver los panoramas obstruidos por humo o bruma se van rápidamente y
probablemente no volverán a esos lugares, disminuyendo así los ingresos de las
regiones que dependen del turismo.
La Figura 4 del mosaico 2.1 representa un pronóstico de concentraciones
superficiales de partículas producto del humo en Centroamérica, generado por el
Modelo Global Pronosticador del Sistema de la Marina para Analizar y Pronosticar
Aerosoles (NAAPS). El pronóstico es para el 2 de mayo a las 06:00 hora local. La
Figura 4 del mosaico 2.1 indica que se esperaba que el humo de los incendios
activos del 1ro de mayo siguiera presente el día siguiente. Los pronósticos del
Modelo NAAPS se pueden utilizar para pronosticar las concentraciones probables
de partículas al nivel terrestre con hasta cinco días de anticipación, por lo que
resultan muy útiles para estimar el impacto del humo sobre los habitantes de las
regiones afectadas por incendios.
Las imágenes y herramientas satelitales utilizadas aquí son de libre acceso en
Internet. En su conjunto se pueden utilizar para ayudar a proteger la salud pública
mediante el monitoreo de la ubicación, transporte y concentraciones futuras del
humo generado por las quemas agrícolas en América Central durante la estación
seca.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
49 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Imagen MODIS a color natural del humo de quemas agrícolas que afectaban a Honduras el 1ro Mayo 2008. Los puntos rojos son "puntos ardientes" identificados por satélite que señalan probables incendios activos. El humo de las quemas redujo la visibilidad a < 3 km y ocasionó el cierre del Aeropuerto Internacional Tocotín en Tegucigalpa desde el 28 de abril hasta el 1ro de mayo. Imagen cortesía del Sistema MODIS de Respuesta Rápida de la NASA (htto://raoidfíre. so. qsfc.asa.gov/subsets/).
Lecturas MODIS de la profundidad óptica de aerosoles (AOD) en el humo producido por quemas agrícolas en Honduras el lio Mayo 2008. Las áreas rojas, anaranjadas y amarillasen la Figura 2 indican concentraciones altas de partículas en el humo. Imagen cortesía de NASA Giovanni
Fotografía del centro de Tegucigalpa tomada el día 14 de mayo del 2008. Se nota la visibilidad reducida producto del humo de las quemas agrícolas que ocurrieron durante casi todo el mes de mayo. Imagen cortesía del Centro de Estudios y Control de Contaminantes (CESCCO SERNA), Honduras.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
50 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Pronóstico generado por el Modelo NAAPS indicando concentraciones de partículas
(en g/m3) a nivel terrestre producto del humo en Centroamérica y Sudamérica para las 06:00 hora local del 2 Mayo 2008. El pronóstico NAAPS sugiere que el humo de los incendios activos del 1ro de mayo estaña presente el dia siguiente. Imagen cortesía de la Página de Aerosoles NRL/Monterey (htto;//www, nrimry, navv, mil/aerQSQl/)-
Mosaico 2.1 Análisis de calidad de aire usando satélites (SERVIR)
En nuestro país no se cuenta con inventario de lecturas de ozono a nivel nacional
pero en Tegucigalpa se cuenta con una base de datos generada de sensores
pasivos, estos sensores fueron colocados con la intención de medir las emisiones
vehiculares y su afectación en las personas que transitan en ellas.
Para realizar las lecturas de ozono se implementó un tiempo de muestreo de 7
días la concentración mensual de O3 se calculó como media aritmética de las
concentraciones promedio semanales de O3 para cada sitio, de manera que se
obtiene un promedio representativo del 50% de los datos, ya que se monitorea
durante dos semanas al mes, siendo el 100% los 30 días del mes. Con el
promedio de las concentraciones mensuales se obtuvo la concentración media
anual.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
51 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
En los años 1998 y 2000 se presentaron los promedios de concentración anual de
ozono más altos en todos los sitios considerados, en el 2000 se sobrepasó el valor
de referencia en tres sitios (60g/m3).
CRITERIOS DE CALIDAD DE AIRE DE LA ORGANIZACIÓN MUNDIAL DE LA SALUD (OMS) Y DE LA AGENCIA AMBIENTAL DE LOS ESTADOS UNIDOS (EPA)
Parámetro Período
Promedio para 24 horas Promedio Anual
N02 No aplica 40 g/m3 (OMS)
03 No aplica 60 g/m3 (OMS)
Pb No aplica 0.5 g/m3 (OMS)
TPS 260g/m3 (EPA) 75 g/m3 (EPA)
PM10 150 g/m3(EPA) 50 g/m3 (EPA)
Tabla 2.8 Criterios de calidad de aire de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y de
la Agencia Ambiental de los Estados Unidos (EPA)
Puede observarse en el grafico 2.3 que en el sitio RF (Colonia Florencia) de bajo
flujo vehicular, los promedios son más elevados que en los sitios de flujo vehicular
alto, lo anterior probablemente se deba a que este sitio se encuentra ubicado
cerca de un área verde.
Según estudios realizados en otros países, algunos árboles pueden emitir
precursores de ozono (es decir, sustancias cuya reacción química puede formar
ozono), como ser compuestos orgánicos volátiles tales como el limoneno y el alfa-
pineno que le dan el olor característico a las plantas, en estas experiencias se han
determinado mayores concentraciones de O3 en zonas verdes que en zonas
urbanas.
En la Florencia se sobrepasó el valor de referencia en los años 1996, 1998 y 2000,
el año 2002 fue el que presentó los promedios más altos de todos los sitios
considerados.
Puede observarse que los promedios anuales de concentración de O3, van de
mayor a menor de la siguiente forma: sitios cercanos a áreas verdes, sitios con
flujo vehicular alto y sitios de flujo vehicular medio (CESCCO 2003).
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
52 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Grafico 2.3 Concentraciones promedio anuales de ozono (O3) en Tegucigalpa y
Comayagüela (CESCCO 2003)
2.3.10 Efectos del Ozono en la Salud
El ozono es un irritante respiratorio. La influencia sobre la salud del ozono como
contaminante se basa en su toxicidad. Debido a su pequeña capacidad de
disolución, el ozono penetra en las vías respiratorias e irrita las mucosas y los
tejidos pulmonares.
Altas concentraciones de ozono, largas exposiciones temporales y exhaustivos
grados de actividad física durante la exposición causan graves efectos en la salud:
disminución de la función pulmonar, agravamientos asmáticos, falta de aliento,
dolor de pecho en respiraciones profundas, respiración silbante y tos.
La exposición a concentraciones elevadas de ozono es responsable de un
aumento en la mortalidad, admisiones hospitalarias y visitas a Emergencias
debido a problemas respiratorios. La exposición repetida a ozono puede hacer que
la gente sea más susceptible a infecciones respiratorias, inflamaciones
pulmonares y puede agravar enfermedades respiratorias pre-existentes como
asma, bronquitis y fibrosis pulmonar (Fenger et al., 1999 citado en Delgado, 2004).
La concentración de ozono a partir de la cual comienza a observarse una
incidencia adversa sobre la salud variará con la duración y el volumen de aire que
se inhale durante la exposición. Así, se ha observado:
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004
Co
nce
ntr
acio
nes
en
g/
m3
Años
BCEE
Diapa
BCA
BC
BG
BM
RF
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
53 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Se produce una disminución de un 5% de la función pulmonar en individuos
jóvenes sanos cuando han estado expuestos a concentraciones de ozono
controladas de 250 g/m3 y 120 g/m3 durante promedios de 1 y 8 horas
respectivamente; pudiéndose alcanzar disfunciones pulmonares de un 20%
cuando durante con estos mismos promedios horarios se ha expuesto a
concentraciones de 500 g/m3 y 240 g/m3 respectivamente (WHO, 1995;
WHO, 2000b. Delgado, 2004).
Se produce un incremento de las admisiones hospitalarias debidas a
trastornos respiratorios de hasta un 5% cuando ha acontecido un aumento
de concentración de ozono de 30 g/m3 y de 25 g/m3 durante promedios
de 1 y 8 horas respectivamente.
Este incremento de admisiones puede llegar hasta un 20% cuando ese
aumento de los niveles de ozono es de 120 g/m3 y 100, g/m3 durante
promedios de 1 y 8 horas respectivamente (WHO; 1995: WHO; 2000b.
Delgado 2004)
Se incrementa un 25% los síntomas de exacerbaciones entre adultos y/o
asmáticos realizando actividad normal con concentraciones de ozono
promedio de 200 g/m3 promedio horario y 100 g/m3 promedio ocho
horas. Este incremento llega al 100% con concentraciones de 800 g/m3
promedio horarias y 300 g/m3 promedio ocho horas (WHO, 1995; WHO,
2000b. Delgado 2004).
Entre los efectos sobre la salud humana antes mencionados se puede destacar
los siguientes:
Irritación de los ojos y vías respiratorias provocando tos, irritación en la
garganta y/o una sensación incómoda en el pecho (causados por
elementos que acompañan al ozono), dolor de cabeza y respiración
dificultosa se observan en concentraciones superiores a los 200 g/m3.
Irritación del tejido pulmonar interno desde las 160 g/m3 después de 6
horas de exposición. Inflama y daña las células que conforman la capa
interna de los pulmones. Al cabo de unos pocos días, las células dañadas
son reemplazadas y las células viejas se desprenden.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
54 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Cambios transitorios en las funciones pulmonares en exposiciones entre las
160 a 300 g/m3. La población más sensible muestra una reducción
promedio en la función pulmonar del 10% a 200 g/m3 y una reducción del
30% a 300 g/m3. Resulta más difícil la respiración profunda y vigorosa
normal. Cuando esto sucede, la respiración comienza a sentirse incómoda.
Reducción de la capacidad física (incremento de la fatiga), desde 240 a 400
g/m3 en el 15-30% de las personas examinadas. Cuando se realizan
ejercicios o se trabaja al aire libre, la respiración es más rápida y superficial
de lo normal
Empeora el asma. Cuando los niveles de ozono son altos, aumenta el
número de personas con asma que sufren ataques y requieren atención
médica o el uso adicional de medicamentos. Esto sucede porque el ozono
hace que las personas sean más susceptibles a los alérgenos, los agentes
que provocan los ataques de asma. Otros efectos severos para los
asmáticos son función pulmonar reducida y la irritación provocada al
sistema respiratorio.
Empeora las enfermedades pulmonares crónicas tales como el enfisema y
la bronquitis y reduce la capacidad del sistema inmunológico para defender
al sistema respiratorio de las infecciones bacterianas.
Causa daño permanente al pulmón. El daño repetido a corto plazo en los
pulmones en desarrollo de los niños puede resultar en una función
pulmonar reducida en edad adulta.
En los adultos, la exposición al ozono puede acelerar la disminución natural
de la función pulmonar que ocurre como parte del proceso normal de
envejecimiento (WHO, 1995. Delgado, 2004).
2.3.10.1 Estudios Clínicos
Se ha demostrado un perjuicio significativo de la función pulmonar, generalmente
acompañado de síntomas respiratorios en un gran número de estudio controlados
realizados con personas. Los resultados ofrecidos por estos estudios se resumen
a continuación:
1. Exposición a ozono de 1-3 horas en sujetos normales realizando ejercicio
de moderado a fuerte (ventilación > 45 litros/minutos) en los que se produce
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
55 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
cambios en la función pulmonar en los siguientes ensayos. Entre paréntesis
aparece en LOAEL (lowest-observed-adverse-effect level) menor nivel en el
que se producen efectos observables en condiciones de ejercicio enérgico:
Volumen forzado de expiración en 1 segundo (FEV1) (240 g/m3)
Resistencia de las vías respiratorias (360 g/m3)
Capacidad vital forzada (FVC) (240 g/m3)
Incremento de la frecuencia respiratoria (400 g/m3)
2. Exposición a ozono de 4-8 horas en sujetos normales realizando ejercicio
moderado en los se produce cambios en la función pulmonar en los
siguientes ensayos. Entre paréntesis aparece en LOAEL:
Volumen forzado de expiración en 1 segundo (FEV1)(160 g/m3)
Resistencia de las vías respiratorias (160 g/m3)
Capacidad vital forzada (FVC) (200 g/m3)
Incremento de la sensibilidad de las vías respiratorias (160 g/m3)
Por otro lado, cabe destacar que la población sometida a exposiciones en el
ambiente realizando ejercicio durante una hora o superior no abarca más del 2-3%
de la población general.
La severidad de los síntomas respiratorios es paralela al perjuicio de la función
pulmonar tanto en magnitud como en ocurrencia en el tiempo. Los efectos agudos
de exposiciones cortas son síntomas respiratorios, cambios en la función
pulmonar, incremento de la sensibilidad de las vías respiratorias e inflamación de
las mismas, irritación de garganta, daño en respiración profunda, presión en el
pecho y algunas veces dolor de cabeza y nauseas. El ozono también causa
inflamaciones ligeramente agudas en los pulmones. La respuesta inflamatoria se
desarrolla en una hora tras la exposición y persiste como mínimo unas 20 horas.
La recuperación de la inflamación no es linealmente dependiente con el tiempo.
Inicialmente se mejora la función pulmonar y los síntomas muy rápidamente. El
50% de la mejoría se produce en 1-3 horas tras la exposición, pero la
recuperación total se produce entre 24-48 horas tras el cese de la exposición.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
56 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Estudios con pacientes con enfermedades crónicas obstructivas pulmonares y con
asma tienen respuestas similares a los sujetos sanos en su respuesta
espirométrica ante el ozono, pero tienen una mayor repuesta bronco-constrictiva.
La respuesta de pacientes con enfermedades crónicas obstructivas de las vías
respiratorias no se conoce con exactitud, pero parece apuntar que los pacientes
adultos son menos sensibles que los pacientes jóvenes y que los pacientes
fumadores son menos sensibles que los no-fumadores, aunque esta sensibilidad
puede incrementarse tras el abandono del hábito de fumar (WHO, 2000b.
Delgado, 2004).
2.3.10.2 Hospitalizaciones
En este caso, es más fuerte la evidencia de la relación existente entre
hospitalizaciones por problemas respiratorios y la exposición a ozono.
Schwartz realizó un análisis con datos del US Medicare entre los años 1986-1989
para estudiar la relación existente entre concentración de ozono y
hospitalizaciones entre la Tercera edad.
En dicho estudio se encontró una relación significativa entre valores promedio
diario (24-h) de 100 g/m3 y admisiones hospitalarias por neumonía (Schwartz,
1994). Exposiciones prolongadas de 8 horas a concentraciones de ozono de 160
g/m3 provocan admisiones hospitalarias por asma (Cody et al., 1992; White et al,
1994).
Los promedios ponderados del riesgo de hospitalización por enfermedades
respiratorias por incrementos de 20 g/m3 de ozono (máximo horario) varían,
según diferentes localidades y enfermedades, entre 1.8% (95%, 1.0-2.6%) para
admisiones por causas respiratorias en todas las edades en estudio
Canada/Nueva York, 1,8% (0,7-3,0%) para admisiones por asma en todas las
edades en estudio Canada/Nueva York, 1,9% (1,2-2,6%) para admisiones de
neumonía, tos ferina y todas las enfermedades respiratorias en tercera edad
extraído de estudios del US Medicare, hasta un 1,14% (0,43 - 1,84%) en el estudio
APHEA en ciudades europeas. Estos datos se refieren a modelos considerando
únicamente el ozono como variable.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
57 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
En el caso de los resultados ponderados de modelos multicontaminante, el
promedio de hospitalizaciones por causas respiratorias con incrementos de 20
g/m3 (máximo horario) es de 1,12% (0,73-1,51%). Dicho valor está en el mismo
intervalo que los resultados ofrecidos en modelos unívariantes.
El análisis por regresión muestra que el riesgo de hospitalización por
enfermedades respiratorias es de 1,04% por cada incremento de 20 g/m3 en el
máximo horario de ozono (0.78-1,30%). El LOAEL (lowest-observed-adverse-
effect-level) derivado de este análisis es 50 g/m3 (p≤0,01) (Health-Canada and
Environment- Canada, 1999. Delgado, 2004).
En nuestro país (Honduras) son muy frecuentes las Infecciones Respiratorias
Agudas (IRA) durante el periodo comprendido entre Mayo y Agosto del año 2000
se ingresaron al Servicio de Emergencia de Tegucigalpa 253 pacientes con
diagnóstico de infección respiratoria aguda baja, de los cuales sólo 94 niños
cumplían con los criterios de inclusión, esto representa un 36% de la población
atendida. La mayoría de los niños eran menores de un año (70%) concentrándose
el 47.9% en menores de seis meses de edad; el resto corresponde a edades entre
12-60 meses con 30 casos (32.3%). El 48.94% fueron mujeres y 51% fueron
varones. 52 (55%) pacientes tenían alguna forma de desnutrición al ingreso,
siendo severa en el 22.3% de los casos.
El 77.6% de los pacientes provenían del departamento de Francisco Morazán,
correspondiéndole al área urbano marginal el 75.4%. El 22.4% restante procedían
de los departamentos aledaños al Distrito Central (61.7%) pacientes tuvieron
evaluación previa al ingreso en los siguientes establecimientos:
CESAMO (30.8%), hospital (14.9%) y clínica privada (12.8%). Recibiendo
tratamiento con antimicrobianos el 17%. (Rev Med Post UNAH Vol 5 No 2 Mayo-
Agosto, 2000)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
58 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.3.11 Efectos en la Vegetación
Desde mediados del siglo XX se han estudiado los efectos que provoca la
contaminación del aire sobre los cultivos, los árboles y otro tipo de vegetación,
revelando que el ozono es tóxico para las plantas y para diversos cultivos
comerciales.
Se ha demostrado, además, que las especies vegetales y los cultivos son más
sensibles al ozono que los humanos puesto que concentraciones de ozono
relativamente bajas tienen efectos perniciosos sobre algunas especies sensibles
de árboles (pino, haya, etc.) y sobre un número importante de cultivos agrícolas.
Las pérdidas económicas atribuidas a este efecto adverso del ozono superficial
sobre la agricultura, han sido estimadas en más de 109 dólares por año, sólo en
Estados Unidos.
2.3.11.1 Daños en la Vegetación Producidos por el Ozono
Los daños producidos por el ozono en la vegetación fueron observados en el
campo y documentados por vez primera en el área de Los Ángeles por (Middleton
et al., 1950). Estos síntomas eran muy similares a los efectos causados por el
peroxiacetilnitrato (PAN) o por mezclas de PAN, aldehidos y otros compuestos
químicos oxidantes. Más tarde, (Richards et al 1958) describieron motas en la uva
cerca de San Bernardino (California) debidas al ozono atmosférico (Richards et al.,
1958). En 1952 se observó puntos en el Tabaco en Beltsville (Maryland) y en el
sur de Ontario en 1959 (MacDowall et al., 1963). En Canadá se realizó un estudio
etíológico en 1959 (Linzon, 1966) y en Estados Unidos en 1961 (Berry and
Ripperton, 1963) para determinar la relación existente entre el ozono troposférico y
unos daños observados en los pinos blancos de la zona Este del país.
La mayoría de las investigaciones que se realizaron entonces, entre los años 1950
y 1970, se realizaron en invernaderos y bajo condiciones ambientales controladas
con plantas cultivadas en macetas. No fue hasta la década de los ochenta cuando
las investigaciones trataron de imitar las condiciones reales del campo mediante
cámaras descubiertas y con sistemas de fumigación.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
59 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Los síntomas agudos se relacionan con concentraciones de ozono muy elevadas
durante cortos espacios de tiempo. Dichos síntomas observados en plantas con
amplio follaje consisten en clorosis, motas, puntos y necrosis en una cara o en las
dos caras.
Figura 2.9 Efecto del ozono en las hojas (http://www.sagan-gea.org/hojared/Hoja7.htm)
En coníferas, la respuesta aguda observada son motas o manchas, franjas o tiras
y clorosis. En el caso de los efectos agudos, las plantas pueden compensar el
estrés durante épocas de bajos niveles de ozono; por lo tanto, la frecuencia de los
episodios de ozono y el tiempo ocurrido entre dichos episodios será crítico para
evaluar y modelar la respuesta de las plantas.
Los síntomas crónicos se relacionan con concentraciones de ozono relativamente
bajas y frecuentes que sufren picos horarios elevados de forma periódica e
intermitente. Dichos síntomas provocan cambios en el crecimiento de la planta,
productividad y calidad sin necesidad de que aparezcan síntomas visibles. Cuando
estos síntomas aparecen, observamos clorosis, retraso en la época de
crecimiento, senescencia prematura y rotura de las hojas (Health-Canada and
Environment-Canada, 1999. Citado en Delgado, 2004).
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
60 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.3.12 El Ozono Troposférico y el Efecto Invernadero
La Tierra absorbe radiación solar (radiación de onda corta), principalmente en la
superficie, y la redistribuye por circulaciones atmosféricas y oceánicas para
intentar compensar los contrastes térmicos, principalmente del ecuador a los
polos. La energía recibida es re-emitida al espacio (radiación de onda larga) para
mantener en el largo plazo, un balance entre energía recibida y re-emitida.
Cualquier proceso que altere tal balance, ya sea por cambios en la radiación
recibida o re-emitida, o en su distribución en la Tierra, se reflejará como cambios
en el clima. Uno de estos cambios es el llamado efecto invernadero, este nombre
proviene de su similitud con las instalaciones construidas para cultivar plantas en
un ambiente más cálido que el exterior; dado que el techo de un invernadero tiene
la misma propiedad de dejar entrar la radiación solar y bloquear la terrestre
generada en su interior. (Garduño 1998 e IPCC 2001)
Estos rayos de radiación solar al llegar a la Tierra atraviesan la atmósfera, que es
sustancialmente transparente a ellos e interaccionan con la materia. Parte de esa
radiación, del orden de un 30%, se devuelve al espacio, es decir, se refleja. El
70% restante, después de numerosas interacciones, calienta la materia a
temperaturas muy inferiores a las del Sol, típicamente 300K. La materia emite a su
vez energía, pero siempre a longitudes de onda superiores, en la franja del visible
e infrarrojo.
En las capas bajas de la atmósfera existen gases que absorben la radiación
infrarroja convirtiéndola en calor, por lo que ésta no se emite fuera de la Tierra. Así
se forma una capa protectora del calor que origina temperaturas templadas en la
superficie terrestre, al impedir su enfriamiento. Este efecto se denomina efecto
invernadero (Esteve Cano, 1999).
El calentamiento medio supuestamente debido a este fenómeno es de unos 33K,
por lo que la temperatura media en la superficie de la Tierra sea 15°C en lugar de -
18°C.
Entre los constituyentes de la atmósfera que absorben la radiación infrarroja
podemos destacar el vapor de agua (H2O), el dióxido de carbono (CO2), el metano
(CH4), los humos negros (C), el óxido nitroso (N2O), el ozono (O3) y los CFC's.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
61 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
La eficacia de cada uno de estos gases en el efecto invernadero es distinto, así el
metano es 60 veces más absorbente que el dióxido de carbono y los CFC's son
del orden de miles de veces más absorbentes que el dióxido de carbono. Sin
embargo la concentración de ellos en la atmósfera no es igual para todos, el
dióxido de carbono es el componente mayoritario (Jacobson, 2002). En la Tabla
2.9 se muestra la contribución relativa de cada uno de ellos, determinada en 1990,
a excepción del agua.
CONTRIBUCIÓN RELATIVA DE LOS GASES DE EFECTO INVERNADERO
GAS FORMULA PORCENTAJE DE EFECTO INVERNADERO NATURAL PRODUCIDO POR CAMBIOS EN
LA TEMPERATURA
PORCENTAJE DE CALENTAMIENTO
GLOBAL PRODUCIDO POR CAMBIOS EN LA TEMPERATURA
Agua H2O (g) 88.9 0.0
Dióxido de carbono C02(g) 7.5 46,6
Humos Negros C(s) 0.2 16.4
Metano CH4 (g) 0.5 14,0
Oxido Nitroso N2O (g) 1.5 4.2
CFC's CFCl3 y CF2CI2 fg) 0 6.0
Ozono troposférico 03(g) 1.1 11.9
Otros Otros 0.3 0.9
Tabla 2.9 Contribución relativa de los gases de efecto invernadero (Jacobson, 2002.
Delgado, 2004)
Vemos que al igual que el metano y el óxido nitroso, el ozono troposférico es un
gas de efecto invernadero natural. Sin embargo tiene un tiempo de residencia
troposférico corto.
La aportación del ozono troposférico al efecto invernadero se debe a la vibración
antisimétrica de tensión de las moléculas de ozono ocurre entre 9 y 10 m, es
decir, en la ventana del espectro de emisión de IR de la Tierra. De hecho, el
mordisco cerca de 9 m fuera de la distribución IR (infrarroja) térmica saliente que
puede observarse en la Figura 2.10 es debido a la absorción por esta vibración de
las moléculas de ozono. La vibración de flexión del ozono, ocurre a 14,2 m, cerca
de la correspondiente al CO2, por lo que a diferencia de la vibración antisimétrica,
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
62 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
ésta no contribuye mucho a la intensificación del efecto invernadero, ya que el
dióxido de carbono atmosférico ya elimina gran parte de la luz saliente a esta
longitud de onda (Vanloon and Duffy, 2000. Citado en Delgado, 2004)
Figura 2.10 Intensidad medida experimentalmente de luz infrarroja térmica que se escapa de la superficie terrestre frente a
la intensidad teórica sin la absorción de los gases invernadero (Nesbit, E.S., 1991. Delgado, 2004)
Lo más probable es que aproximadamente el 10% del aumento del potencial de
calentamiento global de la atmósfera sea consecuencia de los aumentos de ozono
troposférico, aunque este valor es muy incierto. La cantidad de IR térmico
(radiación infrarroja emitida por la Tierra) absorbido por el ozono estratosférico ha
disminuido algo, probablemente, gracias a la reciente disminución del gas en esta
zona (Baird, 2001).
Duplicando la concentración de ozono troposférico la temperatura podría
incrementar alrededor de 1°C. Este efecto radiante depende de la masa total de
ozono en toda la troposfera.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
63 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
En la siguiente Figura 2.11 se muestra la fuerza radiativa resultante de algunos
gases de efecto invernadero y de aerosoles según estima el Intergovernmental
Panel on Climate Change (IPCC, 2001).
Figura 2.11 Fuerza radiactiva resultante de los cambios acontecidos desde la
época preindustrial. (IPCC, 2001)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
64 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.4 Descripción del Área de Estudio
Esta investigación pretende elaborar un mapa de distribución de los niveles de
ozono troposférico en la zona geográfica del Distrito Central que comprende a
Tegucigalpa y a Comayagüela en Honduras, dicha área se encuentra en la zona
central del país en el Departamento de Francisco Morazán.
La Municipalidad del Distrito Central comprende las ciudades de Tegucigalpa y
Comayagüela, que hasta 1938 tenían organización administrativa independiente
como municipios. En el Decreto 2, promulgado por el Honorable Congreso
Nacional el 9 de diciembre de 1937, se ratifica el Decreto 53 del 30 de enero de
1937, el cual declara en el Artículo 1. Reformar el Artículo 179 de la Constitución
Política de 1936, en el que se dice que los actuales Municipios de Tegucigalpa y
de Comayagüela, formarán un Distrito central, cuya creación, organización y
funcionamiento será objeto de una ley especial (Decreto 2, 1937).
En la actualidad, el Distrito Central ocupa un área de 1 396.5 km2, divididos en un
sector urbano (127.35 km2) y el resto en un sector rural (44 aldeas y 294 caseríos)
(INE 2001). La denominación municipal no corresponde a lo urbano, por el
contrario, los municipios incluyen mayoritariamente áreas rurales y un número de
poblados que se clasifican en escala desde aldeas y caseríos hasta áreas
metropolitanas.
El área de estudio limita con los siguientes municipios:
Norte: Cedro y Talanga.
Sur: Maraita, Santa Ana, San buenaventura y Ojojona.
Este: Santa Lucia, San Antonio de Oriente, Valle de Ángeles y San Juan de
Flores
Oeste: Lepaterique y Villa de San Antonio.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
65 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Figura 2.12 Delimitación del área de estudio
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
66 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.4.1 Descripción Biogeográfica
La ciudad de Tegucigalpa y sus municipios vecinos se encuentra ubicada en la
Cuenca Alta del Río Choluteca, que vierte hacia el océano pacifico y que en su
totalidad abarca unos 6510 km2. En la actualidad esta cuenca como sus
principales subcuencas (Guacerique, Rio Grande, Sabacuante, Tatumbla y Río del
Hombre) se encuentran en un fuerte proceso de degradación (SECPLAN, 1989;
SERNA; 1997; Angel y cois., 2004; SERNA,citado en Padilla 2004).
La topografía del territorio tiene un rango de pendiente entre el 16 y el 30%, con
características geomorfológicas de bajo a alto riesgo, suelos poco profundos, que
sumados a las fallas geológicas existentes da lugar a terrenos inestables
((ROCHE, 2004; EXPERCO, 2004; Harp y cois, 2002b citado en Padilla 2004).
Tiene un clima tropical lluvioso en las partes bajas, y templado húmedo en las
partes altas. Por ubicarse en un altiplano situado a una altura entre los 900 y 1050
metros sobre el nivel del mar (msnm), en el arranque de una cadena montañosa
(ver figura 2.13) de la que forman parte los cerros El Berrinche, El Picacho y el
Pedregal, presenta un clima templado con temperaturas promedio mensuales que
varían desde los 19.4 grados centígrados en diciembre hasta los 23.5 grados en
Mayo (OCEANO. 2001; SERNA. 2005).
Figura 2.13 Cadena montañosa formando la cuenca atmosférica
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
67 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Esta cadena montañosa forma una cuenca atmosférica (color azul en fig. 2.13) y
juega un papel importante en la dispersión de contaminantes ya que como se
observa en la figura 2.13 la mancha urbana se ubica dentro de un sector de baja
pendiente dentro de la cuenca con elevaciones crecientes hasta los 2000 msnm
aproximadamente, lo cual limita el transporte de las partículas suspendidas
evitando que tengan un flujo mayor hacia el sur que es la zona de escape de aire.
Este relieve es el rasgo más relevante en la meteorología del área de estudio,
lastimosamente Tegucigalpa no cuenta con un sistema amplio de estaciones
climáticas para establecer el estudio sobre inversiones térmicas lo cual es bien
probable que estén sucediendo.
Con lo que respecta a áreas protegidas y parques nacionales el Distrito Central
cuenta con el Parque Nacional La Tigra, que fue el primer parque nacional en
Honduras declarado por el Decreto N º 976-80, cuyo objetivo principal es "la
conservación, preservación ecológica y el potencial hidrologico de esta reserva"
fue creado el 1 de enero de 1980 y abarca una superficie de 238.21 kilómetros
cuadrados. Tiene una altitud de entre 1.800 y 2.185 metros, queda localizada al
norte de Tegucigalpa (ver figura 2.14)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
68 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Figura 2.14 Ubicación de las Áreas Protegidas cercanas
Además de su exuberante belleza natural y con un pasado histórico seductor, la
Montaña La Tigra, con su inmensa vegetación del bosque tropical nuboso también
proporciona más del 30% de las necesidades de agua de la ciudad capital,
Tegucigalpa, El régimen anual de lluvias anual en Tegucigalpa, en promedio es
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
69 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
entre 1000 y 1600 milímetros, las cuales en su mayoría se presentan entre los
meses de mayo y octubre, provocando inundaciones en un 30 % en la zona
urbana de la ciudad (SERNA, 2005).
Su bosque es de coníferas combinado con cierto bosque latifoliado. Un recurso
fuertemente presionado en la actualidad, por el aprovechamiento forestal, el
consumo de leña, y los incendios forestales que se suscitan durante la época
seca.
2.4.2 Clima
El clima del área de estudio es
básicamente templado, con verano
fresco largo, sub-húmedo, isotermal,
marcha de la temperatura tipo Ganges,
es decir, el mes más caliente es antes
del Solsticio de Verano y se considera
Intertropical con canícula.
La dirección predominante de los
vientos es de Norte a Sur con una
media de 9.3km/hrs. Pero varían un
poco hacia el Noreste en los meses de
Mayo a Noviembre.
Presenta (para localidades a 1000
metros de elevación) un clima:
Semicálido, sub-húmedo de menor
humedad, isotermal, marcha de
temperatura tipo Ganges, con
canícula.
En los valles a 500 metros de elevación se observa un clima: Cálido, sub-húmedo
de menor humedad, isotermal, marcha de la temperatura tipo Ganges, con
canícula.
Figura 2.15 Dirección y trayectoria de los vientos en
el 15 Diciembre 2004
(http://www.arl.noaa.gov/ready/)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
70 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Esta zona con un promedio anual de precipitación de 1038.6 mm, se caracteriza
por presentar una estación ‘seca’ que ocurre entre enero y abril con febrero como
el más seco (promedio de 8.0 mm). La temporada lluviosa comienza a mediados
de mayo y finaliza en octubre, se caracteriza por ser bimodal, con un máximo
absoluto en septiembre (promedio de 211.0 mm) y uno secundario en junio
(180.0mm), y por presentar la ‘canícula’ (período en que se incrementa la
frecuencia de lapsos secos con un incremento notable de la temperatura) entre
julio y agosto.
La temperatura media anual es de 20.0; 21.5; 24.9 grados Celsius para sitios a
1500, 1000 y 500 metros de elevación, respectivamente. Enero registra las
temperaturas más bajas (18.6; 19.5; 22. 6 grados Celsius) y mayo (21.0; 23.5;
26.9 grados Celsius) las más altas. (Salgado, 2008)
2.4.3 Descripción de las Principales Fuentes de Contaminación
2.4.3.1 Núcleos Urbanos
En el caso del Distrito Central, su población ha tenido una elevada tasa de
crecimiento en los últimos años.
De 1974 al 2001 la población casi se triplicó, pasando de 302 483 habitantes hasta
llegar a 850 227 habitantes, véase Tabla 2.10. Un crecimiento generado por
múltiples procesos de tipo económico, social, cultural y político, principalmente por
la migración del campo a la ciudad, por la pérdida de espacio y vitalidad de la
subsistencia rural. El Distrito Central, y últimamente el Valle de Sula por la
industria maquilera aparecen en este panorama como una "tabla de salvación"
para los pobres del área rural. (SECPLAN, 1999; UNEP. 2003 citado en Padilla
2003).
La emigración aumentó por la promulgación de la Ley para la Modernización y
Desarrollo del Sector Agrícola (LMDSA) de 1992, que favoreció la liberación del
mercado de las tierras, lo mismo que por la aplicación de técnicas modernas de
agricultura, a fin de competir en los mercados internacionales, redujeron la mano
de obra tradicional, la cual disminuyó de 43% a 34% (Angel y cois., 2003 citado en
Padilla 2003).
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
71 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
POBLACIÓN TOTAL DE HONDURAS Y SUS PRINCIPALES CIUDADES, 1961-2001
Abril
1961
Marzo
1974
Mayo
1988
Marzo
2001
Honduras 1107859 2563857 4248561 6535344
Distrito Central 164941*
302483 595931 850227
San Pedro Sula 95464 161700 319740 515458
*(Solo Tegucigalpa)
Tabla 2.10 Población total de Honduras y sus principales ciudades, 1961-2001(INE,
M.Martin, 2008)
En los últimos 25 años el área urbana de Tegucigalpa triplicó su tamaño. La mayor
parte de la expansión ocurrió desde mediados de 1970 y finales de 1980.
Impulsada por el rápido crecimiento de la población, el área urbana aumentó de
2360 hectáreas en 1975 a 6020 hectáreas en 1987 y 8360 hectáreas en 2000. En
términos porcentuales, ese cambio representó un aumento de 155% y 39%, previo
a 1987 y 2000, respectivamente. Por su parte; el cambio porcentual de la
población para ese mismo período fue de 83% y 42%. La densidad de población
disminuyó de 134 a 99 hectáreas por persona (véase tabla 2.11) (Angel y cois.,
2004).La ciudad de Tegucigalpa, concentra aproximandamente el 17% de la
población urbana del país (INE, 2008).
POBLACIÓN Y CRECIMIENTO URBANO DEL DISTRITO CENTRAL
Año 1975 1987 2000
Población 317225 581919 828702
Cambio porcentual del período previo _ 63% 42%
Área Urbana (hectáreas (ha)) 2360 6020 8360
Cambio porcentual del período previo _ 155% 39%
Densidad poblacional (personas por hectárea) 134 97 99
Cambio porcentual del periodo previo _ -28% 3%
Consumo de suelo (ha por persona) 0.0074 0.0103 0.0101
Cambio porcentual del período previo _ 39% -2%
Tabla 2.11 Poblacion y crecimiento urbano del Distrito Central
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
72 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.4.3.2 Zonas Industriales
La ciudad no posee una actividad industrial significativa desde el punto de vista de
contaminación del aire. No obstante, un estudio realizado por CESCCO en 2003,
en el sector del Valle de Amarateca, indicó que de un total de 48 establecimientos
evaluados, el 48% constituyen fuentes industriales y un 31% fuentes agrícolas que
emiten contaminantes al aire. Hay que señalar que las actividades industriales en
el sector han aumentado notoriamente durante la última década, generando a su
vez emisiones contaminantes al aire. Entre las principales actividades
contaminantes están la quema de residuos al aire libre, las actividades
agropecuarias, la transformación de la madera, la industria química
(transformación del plástico, resina, plomo) y la torrefacción del café (Padilla,
2003).
Debido a la pobre industrialización de Tegucigalpa y Comayagüela, este elemento
de contaminación no se tomó en cuenta en el modelo de identificación de sitios de
monitoreo.
2.4.3.3 Transporte Urbano
Según datos de la Dirección Ejecutiva de Ingresos (DEI), en 2001 había 486,464
vehículos en el país, de los cuales el 43% (206871) se concentraba en el Distrito
Central. En 2005, el parque automotriz nacional sumó 611,583 unidades. Esto
representó en un período de 5 años un incremento del 23% en el número de
vehículos. Es decir, cada año se agregan, aproximadamente, unos 34 mil
vehículos a los ya existentes, como se observa en el grafico 2.4. Es importante
indicar que el 40% del parque vehicular se localiza en el Distrito Central (SERNA,
2000d; DEI, 200, citado en SERNA 2005).
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
73 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Grafico 2.4 Comportamiento del Parque Vehicular, Honduras (1995, 2000, 2005 y 2008) Fuente: Dirección Ejecutiva de Ingresos (DEI)(CESCCO)
En la ciudad de Tegucigalpa, un alto porcentaje de la población depende del
transporte público para movilizarse, esto explica porque esta urbe concentra el
40% de los autobuses y el 39.4% de los taxis del país, bastante lejos del 7.3% y
7.9%, respectivamente, de la ciudad de la Ceiba y del resto de las ciudades
medianas del país (véase tabla 2.12) (SOPTRAVI, 2004 citado en Padilla 2008).
TIPOS Y CANTIDADES DE UNIDADES DE TRANSPORTE
Ciudades Tipo de Transporte urbano
Autobuses % Taxis %
Tegucigalpa 7240 40 6076 39.4
San Pedro Sula 4450 24.6 3603 23.3
La Ceiba 1325 7.3 1213 7.9
Total 18 ciudades 16802 93 14309 92.7
Total Nacional 18066 100 15439 100
Tabla 2.12 Tipos y cantidades de unidades de transporte
Según un informe publicado por el Banco Mundial, sobre la situación del
transporte público en la ciudad de Tegucigalpa, reveló que más del 80% de los
pobladores dependen de este tipo de transporte para llevar a cabo sus actividades
diarias. Los servicios son prestados en su totalidad por el sector privado, mientras
262,603 314,537
611,583
830,211
0
100,000
200,000
300,000
400,000
500,000
600,000
700,000
800,000
900,000
1995 2000 2005 2008
Nu
me
ro d
e A
uto
s
Años
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
74 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
que el gobierno central es el ente regulador y ofrece subsidios importantes. A
pesar de estos últimos, la calidad del servicio de buses es deficiente, la cobertura
limitada, las tasas de accidentalidad muy altas y la congestión excesiva,
especialmente en el centro de la ciudad.
La municipalidad de Tegucigalpa no tiene control directo sobre el transporte
público pero influye en la calidad de los servicios. El municipio es responsable del
mantenimiento, la operación y la construcción de vías, así como de los semáforos
y de la señalización.
Por su parte, el sector privado opera entre 40 y 65 "empresas" de transporte
público subsidiado con una flota estimada de 800 a 1015 buses regulares. La flota
es vieja y obsoleta - únicamente 1% de los buses tiene menos de cinco años, 67%
doce años y 32% más de 20. Muchos de ellos son buses de segunda importados
de los Estado Unidos. Los funcionarios del gobierno calculan que cerca del 85%
de la flota se encuentra en malas condiciones debido a la antigüedad y la falta de
mantenimiento. Los buses regulares operan en 80-100 rutas que pueden dividirse
en cuatro zonas principales: sur (101 buses), suroriente (145 buses), oriente (232
buses) y nororiente (172 buses) (Banco Mundial, 2002b. citado en Padilla, 2007).
Además de la flota de buses regulares subsidiados, hay entre 500 y 600
microbuses, entre 1250 y 2000 taxis colectivos y 4500 taxis regulares. Los
microbuses, cuya flota ha crecido notablemente, conectan los suburbios entre si y
prestan cada vez mayor servicio hacia el centro de la ciudad (Banco Mundial,
2002b. Padilla, 2007).
2.5 Métodos de Captación
Para que los gases contaminantes presentes en el ambiente sean sometidos a
controles por legislaciones deben de ser captados y cuantificados para poder
establecer normas que regulen tales emisiones.
2.5.1 Captadores Automáticos o Continuos
En los últimos 15 años se ha producido un notable desarrollo de los sensores
electroópticos y su aplicación a la medida de estos y otros gases, utilizando sus
propiedades de absorción y emisión de luz. El aire muestreado entra en una
cámara de reacción donde, ya sea por una propiedad óptica del gas que pueda
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
75 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
medirse directamente o por una reacción química que produzca
quimioluminiscencia o luz fluorescente, se mide esta luz por medio de un detector
que produce una señal eléctrica proporcional a la concentración del contaminante
muestreado.
El desarrollo paralelo de la electrónica en el procesado de las señales eléctricas
generadas en estos sensores y de la automatización de procesos, han permitido la
aparición de analizadores automáticos para la medida en continuo de la
concentración de aire de los principales gases contaminantes inorgánicos,
desplazando a los métodos tradicionales químicos de concentración de muestra y
análisis posterior en laboratorio. Algunas de estas técnicas electro-ópticas ya han
sido adoptadas como métodos de referencia para la medida de gases en aire
ambiente, como es el caso de la quimioluminiscencia para óxidos de nitrógeno
(NOX) y la fotometría-UV para ozono.
Conceptualmente, la medida en continuo de gases contaminantes implica tres
etapas: el muestreo, la técnica de medida implementada en el analizador y la
recogida de la señal. La más importante es la etapa de medida, aunque las otras
dos, si no se toman algunas precauciones, pueden ser importantes fuentes de
error. El mantenimiento y la calibración periódica del analizador son también
operaciones básicas para asegurar la calidad analítica de las medidas de
concentración realizada (Delgado, 2004)
2.5.1.1 Método Automático (continuo) de Quimioluminiscencia en Fase Gas
La quimioluminiscencia es una de las técnicas que existen para la medida
continua de ozono en aire ambiente, y se basa en la detección de fotones
producidos en la reacción exotérmica entre etileno y ozono:
La intensidad de la emisión de luz quimio luminiscente (350-550nm) es
proporcional a la concentración de ozono de la muestra en aire siempre que el
etileno esté en exceso. Otras olefinas alifáticas dan también quimioluminiscencia
con ozono, a bajas presiones. La ventaja del sistema etileno-ozono es que a
presiones cercanas a la atmosférica la emisión quimio luminiscente que se
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
76 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
produce es fácilmente detectable, lo que permite simplificar el sistema de
captación de muestra.
Los flujos regulados de aire de muestra y etileno se mezclan en la cámara de
reacción donde los fotones producidos son detectados por un tubo
fotomultiplicador, cuya fotocorriente de salida es posteriormente amplificada y
procesada electrónicamente.
El método es adecuado para la medida de concentraciones de ozono en el rango
de 0,001 a 100 ppm y la respuesta es lineal en este rango siempre que los flujos
de muestra y de etileno se mantengan constantes. No existen interferencias
conocidas, el tiempo de respuesta es del orden de 1 segundo y puede alcanzarse
una precisión del 2% a 50 ppb de ozono (CIEMAT, 2002. Citado en Delgado,
2004).
2.5.1.2 Método Automático (continuo) de Fotometría Ultravioleta
Este método utiliza para la medida continua de ozono la intensa banda de
absorción que presenta este gas en la región ultravioleta del espectro cuyo
máximo se sitúa muy cerca de la línea de emisión del mercurio en 254 nm.
Los analizadores automáticos actuales basados en esta técnica determinan la
concentración de ozono en aire a partir de la relación entre las intensidades de luz
transmitidas secuencialmente en la línea del espectro de 253,7 nm, por una
muestra de aire ambiental filtrada de ozono (ciclo de referencia) y una muestra de
aire ambiente (ciclo de medida), que llenan una cámara de absorción con una
longitud de paso óptico entre 70 y 100 cm.
El conjunto lámpara UV-foto detector asegura la mono cromaticidad del sistema.
El filtro químico selectivo de ozono es un elemento crítico en estos analizadores,
debido al carácter secuencial de la medida. La concentración de ozono se
determina usando la ley de absorción de Lambert-Beer mediante un
microprocesador incorporado.
Esta técnica presenta dos ventajas fundamentales con respecto a la
quimioluminiscencia con etileno, como son una mayor estabilidad de las señales
de cero y de gas y el no requerir reactivos químicos. No obstante, el método
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
77 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
cuenta con algunas desventajas, por ejemplo mayor tiempo de respuesta (en torno
a 30 segundos) y la posible interferencia de compuestos carbonílicos o aromáticos
que absorben en la misma región del UV y que pueden quedar retenidos al filtrar
el ozono en el ciclo de referencia, aunque normalmente las concentraciones de
estos compuestos en aire son mucho menores que la del ozono. Es necesario
efectuar una corrección por temperatura y presión del aire de muestra distinta a
las de referencia (0°C y 1 atm). El límite de detección de esta técnica es de 1 ppb
(CIEMAT, 2002. citado en Delgado, 2004).
2.5.2 Captadores Pasivos
Una técnica alternativa al uso de medidores en continuo, son los captadores o
permeadores pasivos, que se han empleado para medir contaminantes como el
SO2 y el NO2 (Krochmal and Kalina, citado en Delgado 1997).
Estos dispositivos de toma de muestra, generalmente con forma de tubo o disco,
recogen un contaminante específico por medio de su adsorción y/o absorción en
un sustrato químico seleccionado. Después de su exposición durante un
apropiado periodo de muestreo, que varía desde un par de horas hasta un mes, la
muestra regresa al laboratorio, donde se realiza la desorción del contaminante y
después se analiza cuantitativamente.
Los resúmenes del "First International Symposium on Diffusive Sampling" que tuvo
lugar en Luxemburgo en el año 1986 definían a los captadores pasivos como:
"Un difusor pasivo es un dispositivo capaz de captar muestras de contaminantes
de gas o de vapor de la atmósfera, con una velocidad controlada por un proceso
físico como la difusión a través de una capa de aire estático, o de permeación a
través de una membrana, sin la intervención de un movimiento activo de aire a
través del captador".
Dicha definición implica la diferenciación de los denominados "denuders" en los
cuales se combina el muestreo mediante bombeo con el muestreo pasivo.
Además también denota la imposibilidad de utilizar estos captadores pasivos para
medida de partículas. Finalmente el hecho de que sean gobernados por un
proceso físico de difusión, se traduce en que las dimensiones físicas del captador
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
78 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
son el principal factor que gobierna la velocidad de muestreo (Brown 2002. citado
en Delgado, 2004).
2.5.2.1 Elementos Ambientales en la Captación Pasiva
Los factores ambientales pueden afectar a los captadores pasivos, entre ellos
podemos destacar la velocidad del aire, variaciones bruscas de la concentración
de contaminantes y la temperatura. Los más importantes de todos ellos es la
temperatura y la presión, las cuales afectan directamente el coeficiente de difusión
D y pueden afectar también la capacidad de absorción del absorbente. Por otro
lado, la humedad también influye afectando la capacidad del absorbente (Brown
2002. citado en Delgado, 2004).
2.5.2.1.1 Temperatura y Presión
En el caso de difusores pasivos ideales, la dependencia del flujo de contaminante
muestreado con respecto a la temperatura y la presión está marcada por el
coeficiente de difusión del analito. La dependencia del coeficiente de difusión, y
por lo tanto del flujo de difusión se muestra en la siguiente expresión:
0,5 < n < 1
La dependencia del Flujo de contaminante con la temperatura es del orden de
0.2-0.4 % K1. En el caso de un captador no ideal, la dependencia con la
temperatura del flujo de contaminante será compensada con la dependencia del
coeficiente de absorción del analito con la temperatura.
En cualquier caso, es necesario conocer la media de temperaturas y presiones a
lo largo del periodo de muestreo.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
79 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.5.2.1.2 Humedad
La humedad puede afectar a la capacidad de absorción de absorbentes
hidrofílicos, tal como el carbón vegetal. La humedad normalmente reduce el
tiempo de exposición a una concentración determinada previo a la saturación del
absorbente, puesto que aparece una concentración de analito en la superficie
absorbente por presión de vapor que hace que el muestreo pase a ser no lineal.
La condensación en las paredes internas expuestas en los captadores tipo tubos o
en las rejillas de corriente producidas por elevadas humedades puede alterar el
comportamiento de absorción. Algunos absorbentes sólo son efectivos en
condiciones húmedas, por lo que una sequedad excesiva puede llegar a paralizar
el proceso de absorción.
2.5.2.1.3 Velocidad del Viento
El movimiento del viento y la orientación de la muestra pueden afectar al
funcionamiento de los captadores pasivos debido a su influencia sobre la longitud
de paso difusiva La masa captada por difusión es función de la longitud, I, y de la
sección transversal A, de la zona de difusión en el captador. La longitud de paso
difusiva nominal viene definida por la geometría del captador y es la distancia
entre la superficie del absorbente y la cara externa del captador.
En Europa el promedio de la velocidad del viento está en el rango de 1-10 m/s,
pero puede descender a niveles de 0,5 m/s temporalmente en el caso de
condiciones meteorológicas estables (situaciones de inversión) y/o en valles o
zonas montañosas. Más aún, para el caso de fuentes de emisión local, la
concentración de contaminantes es inversamente proporcional a la velocidad del
viento, por lo que cualquier error de muestreo a bajas velocidades será ampliado
en el promedio temporal de la medida obtenida.
Bajo condiciones de calma, vientos de baja velocidad, no hay suficiente
movimiento de aire para rellenar las moléculas de gas cercanas al captador que
han sido eliminadas por difusión. En tales condiciones, la longitud de difusión
efectiva será mucho mayor que la nominal. Esto es debido a que existe una capa
límite entre el aire estancado cerca del captador y el aire ambiente exterior.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
80 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Bajo condiciones de vientos fuertes, la longitud de difusión efectiva se reduce.
Esto es debido a que el viento afecta la capa de aire estático del captador
reduciendo la longitud efectiva de difusión y alterando la ecuación de difusión.
El problema de la variación de la longitud de paso efectiva puede ser minimizado
incorporando una carcasa protectora del viento.
Los captadores tipo tubo normalmente no se ven afectados por las bajas
velocidades del aire, exceptuando aquellos aquellos que no tengan una carcasa
protectora que si pueden verse afectados.
Los captadores tipo disco generalmente tienen una gran superficie transversal y
una pequeña longitud de paso, por lo que presentan estos pueden verse más
afectados por las velocidades del viento que los diseños tipo tubo y típicamente
necesitan unas velocidades del viento mínimas de 0.5 a 0.2 m/s. Algunos
captadores tipo disco que no tengan una carcasa protectora adecuada pueden
verse afectados por altas velocidades del viento.
Los captadores tipo radial necesitan una velocidad del viento mínima de 0,25 m/s
(Brown. 2000; Ferm. 2002; Hafkenschieid, 2002, citado en Delagdo 2004)
2.5.3 Comparación de los Métodos Automáticos (continuos) Contra los
Pasivos
Los procesos de medida en los analizadores automáticos son llevados a cabo por
el propio analizador, sin intervención del operario, ni transporte de muestras de la
zona de muestreo al laboratorio de análisis, evitando así la manipulación.
Funcionan en continuo, dando perfiles del contaminante en cortos intervalos de
tiempo, generando datos en tiempo real, lo que permite realizar medidas en
intervalos horarios o de fracciones de tiempo menores, y descubrir máximos,
mínimos, episodios, o posibles ciclos diarios, y proporcionando una idea inmediata
de lo que está ocurriendo en la atmósfera en ese instante.
La gran capacidad de estos captadores automáticos se obtiene a expensas de los
altos costes que implica su inversión inicial y su operación. Estos instrumentos
tienden a ser más susceptibles a problemas técnicos en comparación con los
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
81 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
captadores pasivos, cuando no se cuenta con los programas de mantenimiento
adecuados y con personal técnico capacitado, ya que requieren de técnicos
especializados para la operación rutinaria de los equipos y de métodos más
sofisticados de aseguramiento y control de calidad. Estos captadores automáticos
producen gran cantidad de datos que usualmente necesitan de sistemas
telemétricos para su recopilación y computadoras para su posterior procesamiento
y análisis.
Existen redes de vigilancia de la contaminación que necesitan de la rápida
respuesta, en horas o menos, que proporciona un analizador automático, por
ejemplo cuando se pretenden detectar valores máximos de concentraciones de
contaminantes y situaciones de alerta para implementar medidas de contingencia.
Pero su uso no siempre es imprescindible, ya que presentan una serie de
inconvenientes: el precio de adquisición es elevado; son pesados y presentan
dificultad en el transporte; manifestando además una dificultad intrínseca funcional
de emplazarlos en algunos puntos de muestreo debido a su dependencia de una
fuente generadora de corriente alterna así como de un personal especializado en
su manejo.
Todo ello unido a que cuando se quiere estudiar efectos a largo plazo no se
requiere datos de menor frecuencia a la diaria, hace necesario el desarrollo de
otras técnicas complementarias a ésta, que puedan solventar los inconvenientes
que presentan los analizadores en continuo, además puedan servir como
indicativos de los niveles de concentración de contaminantes que se dan en un
área determinada (Hangartner, 1996 citado en Delgado 2004).
Las ventajas del método de sistemas pasivos se basan en el hecho de solventar
las dificultades esenciales que manifiestan los instrumentos automáticos en
continuo (Koutrakis, P. 1993 citado en Delgado 2004). Algunas de sus
características más notables como son el bajo coste de adquisición y analítico, la
sencillez en su manipulación, y la facilidad de transporte, así como la versatilidad
de ubicación en el momento de localizarlos en los muestreos, hacen de los
sistemas pasivos la herramienta idónea para la ejecución de estudios de base de
detección de ozono troposférico que abarquen grandes áreas espaciales a nivel
de departamento o región; (Liu et al.. 1995 citado en Delgado 2004).
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
82 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
El uso de esta tecnología de captadores pasivos nos proporciona un medio para
obtener información fiable y de fácil mantenimiento. Puesto que son más baratos
que los captadores en continuo, se pueden utilizar en mayor cantidad, por lo que
ofrecen la posibilidad de llevar a cabo campañas a gran escala cubriendo grandes
áreas de muestreo, estudios de base, observación de tendencias e ingreso de
información sobre las modalidades de contaminación del aire. Los aparatos de
muestreo pasivo no son costosos y ya que todos los análisis se pueden realizar de
manera centralizada, no se requiere de personal técnico en la localización donde
por lo general se encuentra buen recurso de laboratorio (Hangartner, 1996)
La técnica de los captadores pasivos está muy indicada para hacer estudios de
base o discriminatorios para la evaluación de la distribución espacial de los
contaminantes y son muy utilizados para identificar zonas calientes donde existen
elevadas concentraciones de dichos contaminantes (Hangarter, 1996.)
COMPARACIÓN DE MÉTODOS
MÉTODO VENTAJAS DESVENTAJAS Costo Aproximado
en $ Norteamericanos
PASIVO
2-4 por muestra
Bajo costo de adquisición No son útiles para algunos contaminantes
Sencillos de manipular Medidas semanales, quincenales o mensuales
Útiles para estudios de base Transporte de muestras y análisis en el laboratorio
Estudios de efecto a largo plazo Determinan promedio del tiempo de muestreo
Estudios de amplias zonas de muestreo
Datos con incertidumbre
Versatilidad del emplazamiento
Realización de estudios base
AUTOMÁTICO
10,000 - 20,000 por monitor
Comprobados científicamente Complejos técnicamente
Datos horarios Costoso en inversión y mantenimiento
Datos fiables Requieren personal técnico capacitado
Información en tiempo real Son equipos pesados
Determina máximos, mínimos y ciclos diarios y situaciones de alerta
Requieren electricidad
No hay transporte de muestras Poco versátiles en el emplazamiento
Altas prestaciones
Tabla 2.13 Comparación de métodos
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
83 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
2.6 Red de Monitoreo
Se conoce como red de monitoreo al conjunto de estaciones de muestreo,
generalmente fijas y continuas, que se establecen para medir los parámetros
ambientales necesarios para cumplir con los objetivos fijados y que cubren toda la
extensión de un área determinada. Compara regularmente, concentraciones
locales de parámetros ambientales con estándares de calidad del aire y las redes
establecidas para vigilancia de alertas ambientales permiten implementar acciones
en situaciones de emergencia.
Debido a que las decisiones que se tienen que tomar para el diseño de una red de
monitoreo dependen fundamentalmente de los objetivos de monitoreo, no existen
reglas fijas y fáciles a este respecto. Sin embargo, en la práctica el número y
distribución de las estaciones de monitoreo de calidad de aire requeridas en
cualquier red, dependen del área a cubrir, de la variabilidad espacial de los
contaminantes que van a ser medidos y del requerimiento de datos que se
necesitará utilizar. Si el factor importante es la identificación o cuantificación de los
daños en la salud asociados con los contaminantes atmosféricos, el diseño de la
red deberá enfocarse a este objetivo y considerar la necesidad y el uso de
estudios epidemiológicos. Por lo que se requerirán, según sea el objetivo,
enfoques específicos en cuanto a los sitios de muestreo y a los contaminantes que
se van a muestrear.
Las redes nacionales sirven para una variedad de funciones y son frecuentemente
el caso de programas de mediciones de múltiples contaminantes. Por otro lado,
también se pueden optimar las redes usándolas para estudios específicos, como
la estimación de la exposición del ecosistema o la determinación de congruencia
con los requerimientos legales para contaminantes individuales. En general estas
mediciones ofrecen ventajas financieras y logísticas, pero no todas las funciones
de las redes, ni todas las redes se pueden optimar. Actualmente existen dos
enfoques en el diseño de redes, que se usan desde ciudades hasta escalas a nivel
nacional. El primer enfoque utiliza un patrón de localización basado en una
cuadrícula espacial en donde se muestra información detallada en cuanto a la
variabilidad espacial y patrones resultado de la exposición de contaminantes.
Mientras que el segundo, involucra la ubicación de estaciones de monitoreo o
sitios de muestreo en lugares representativos, seleccionados cuidadosamente,
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
84 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
con base en requerimientos de uso de los datos y patrones conocidos de emisión
y dispersión de los contaminantes en estudio. Este último enfoque requiere de un
número menor de sitios de monitoreo, por lo que es más barato de aplicar. De
cualquier manera, los sitios deberán ser seleccionados con base en datos
confiables o estudios piloto previos para asegurar que los datos medidos sean
significativos.
El diseño de una red de monitoreo está directamente relacionado con la
determinación del número y distribución de los sitios de monitoreo y de su
frecuencia de muestreo, en caso de no usar monitores continuos. Como ya se
indicó, depende fundamentalmente de sus objetivos de monitoreo y de la
variabilidad de los contaminantes. Por lo cual, para distribuir y ubicar estos sitios,
se necesitarán contemplar los mismos criterios generales que hemos venido
exponiendo en este capítulo en donde se recomienda tomar en cuenta los
siguientes factores:
Población afectada
Medio ambiente afectado
Escala geográfica del problema a considerar
Fuentes y emisiones del área delimitada
Meteorología / Topografía de esa área
Todo ello con la finalidad de que se determine el número de sitios apropiados para
cubrir los requerimientos de datos necesarios y que cada sitio reporte los datos
representativos de la calidad de aire de la zona que le corresponde. En el
supuesto caso del establecimiento de una red con monitores automáticos, si los
criterios de diseño indican un número específico de estaciones y este número es
incosteable, se puede reducir el número de estaciones utilizando el criterio de sitio
“inteligente”, utilizar métodos alternativos de muestreo o realizar muestreos
orientados a objetivos específicos. Es importante mencionar que al evaluar la
inversión que se requerirá para establecer una red de monitoreo atmosférico, se
tendrán que contemplar además de los costos de inversión, los costos de
operación en los que se deben incluir requerimientos de laboratorio, personal
especializado, transporte, costos de mantenimiento y costos de reposición de
equipo.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
85 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Para asegurar el éxito de cualquier programa de monitoreo atmosférico, es
importante también la adopción de una administración y sistema organizacional
apropiados. Generalmente, las redes se pueden organizar en un sistema
centralizado, en el cual todos sus sistemas de operación, mantenimiento, manejo
de datos y controles se operan por medio de una sola organización, o en forma
descentralizada, donde algunas o todas las responsabilidades se delegan a
diferentes organismos. Los dos métodos tienen sus ventajas y desventajas, pero
las redes demasiado descentralizadas, corren el riesgo de duplicar esfuerzos,
presentar incrementos en la logística y dificultades en la línea de mandos e
inconsistencias en el aseguramiento y control de calidad o en la implementación
de tecnologías.
2.6.1 Monitoreo Espacial
Los monitoreo relacionados con un área o región, son aquellos que se enfocan
principalmente a establecer el nivel de contaminación de una o varias localidades
o de una región determinada, lo cual nos permite conocer la exposición de la
población, vegetación, materiales y propiedades da la misma. Es decir, sirven para
dar información de la calidad del aire de la región determinada y así poder evaluar
sus tendencias o para correlacionar estos datos con otros estudios.
La escala espacial (ver tabla 2.14), se refiere a la dimensión física del área que va
a ser estudiada, la temporal a la duración del programa de monitoreo, el tamaño a
la dimensión de la red de monitoreo de acuerdo a su número de estaciones y las
técnicas/equipo al tipo de instrumentos que se recomiendan en función de la
escala. La EPA ha definido las siguientes escalas espaciales para diferentes
objetivos de monitoreo:
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
86 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
ESCALA ESPACIAL (EPA)
Micro escala: Define las concentraciones en volúmenes de aire asociados con dimensiones de área de algunos metros hasta 100 metros.
Escala Media: Define concentraciones típicas de áreas que pueden comprender dimensiones desde 100 metros, hasta 0.5 km.
Escala Local: Define concentraciones en un área con uso de suelo relativamente uniforme, cuyas dimensiones abarcan de 0.5 a 4 km.
Escala Urbana: Define todas las condiciones de una ciudad con dimensiones en un rango de 4 a 50 km.
Escala Regional: Define generalmente un área rural de geografía razonablemente homogénea y se extiende desde decenas hasta cientos de kilómetros.
Escala Nacional y Global: Las mediciones que corresponden a esta escala representan concentraciones características de la nación y del mundo como un todo.
Tabla 2.14 Escala espacial (EPA)
2.6.2 Localización de Sitios de Monitoreo
Existen diferentes procedimientos de selección de los lugares en donde se deben
de instalar los sitios de muestreo, que van desde la elaboración de una cuadrícula
del área a monitorear, colocando los sitios de monitoreo en las aristas de la
cuadrícula, hasta el uso de complejos modelos estadísticos que nos proporcionan
el número y distribución óptima de las estaciones, pero que dependen
estrechamente de la muestra o sea de la cantidad de mediciones que se llevaron a
cabo para establecer el modelo. En ocasiones los resultados de ubicación
obtenidos por medio de estos modelos, muchas veces tienen que cambiarse de
ubicación debido a la falta de infraestructura (disponibilidad de agua, energía
eléctrica, etc.), inseguridad o difícil acceso del sitio seleccionado.
Actualmente el monitoreo en las ciudades se lleva a cabo en sitios seleccionados
con base en la experiencia y en la información con que se cuenta para el estudio,
más que en puntos de una cuadrícula, siendo estos sitios representativos del área
que se pretende monitorear, es decir instalando estaciones que cubran zonas del
centro de las ciudades, de los sectores industriales, comerciales, zonas de gran
densidad de tráfico y zonas residenciales.
Para elegir estas localizaciones se deberán de tomar en cuenta una variedad de
consideraciones como tipo de emisiones, fuentes de emisión, los factores
topográficos y meteorológicos, información de la calidad del aire, ( en caso de que
exista), modelos de simulación y otros factores como uso de suelo, demografía,
salud pública, etc.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
87 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Se pretende ubicar los sitios de muestreo en lugares donde existan exposiciones
peligrosas o lugares de concentraciones máximas que alcancen y excedan los
límites permisibles. O bien, en lugares donde se combinan alta densidad de
población con pobre calidad de aire, o en zonas críticas siendo estas últimas
aquellas zonas en las que por sus condiciones topográficas y meteorológicas se
dificulte la dispersión y se registren en ellas altas concentraciones de
contaminantes o zonas con alta concentración de fuentes de emisión. Todos en
función de los objetivos determinados, es decir, si el estudio está enfocado a un
área e intenta dar información de la calidad del aire de la misma a la población, se
localizarán las estaciones de monitoreo en sitios que representen la calidad del
aire de las zonas que conformen esa área tomando en cuenta los puntos críticos
que existan en ella y su influencia.
Por otro lado, si se requiere hacer un estudio de la influencia de las emisiones de
una determinada fuente fija en la calidad del aire, se localizarán sitios de muestreo
previos alrededor de la misma. Generalmente se colocan algunos sitios de
muestreo viento arriba de la fuente de emisión, para que sirvan como referencia
de la calidad del aire de la zona. Los demás se localizan en la dirección
predominante del viento a partir de la fuente, para que de ellos se elijan los que se
califiquen como críticos, o como los más representativos para el estudio.
Si se tratase de fuentes móviles, los sitios de muestreo se localizarían a lo largo
de la trayectoria de la misma, considerándosele como lineal, y en sus zonas
aledañas, considerándosele de área. Para estudios relacionados con la injerencia
de las concentraciones máximas de contaminantes urbanos en la salud pública se
deberán tomar muestreos en zonas críticas a una altura de 1.5 a 3 metros sobre el
nivel del piso pues es en esta zona, donde se encuentra la población que transita
o trabaja y que está más expuesta a la contaminación urbana. (Henyk
Weitzenfeld.1990)
2.6.3 Cantidad de Sitios de Monitoreo
La densidad de los puntos de muestreo indica el número de sitios de muestreo por
zona dentro de una misma área. En el caso de que se establezcan varios sitios de
muestreo o de monitoreo, su número se incrementará en las zonas en las que se
alcancen o excedan los valores permisibles, a mayores valores y variaciones de
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
88 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
calidad de aire dentro de la misma zona, más sitios de muestreo se requerirán.
Por ejemplo, en una parcela de aire de una zona de muestreo, se localizará una
sola estación siempre y cuando esa parcela sea uniforme en cuanto a
concentraciones de contaminantes, de no ser así, es decir si estas
concentraciones sufrieran variaciones dentro de la misma parcela, se requerirían
dos o más estaciones por lo que se dividiría esta parcela, de manera que cada
estación cubra una parcela con características homogéneas. También se
requerirán más número de puntos de muestreo cuando se tengan tiempos de
muestreo cortos y cuando las mediciones sean menos frecuentes, esto es a menor
frecuencia mayor número de sitios de muestreo.
Existen diferentes criterios para determinar el número de estaciones o puntos de
muestreo, que se aplican dependiendo de la información con que se cuenta
cuando se va a implementar un estudio de monitoreo. En general el número final
de estaciones seleccionado se elige en función de:
La población que habita en el área que se pretende vigilar.
Los recursos económicos, humanos y tecnológicos disponibles.
Sin embargo, antes de definir el número y la localización de los sitios de muestreo,
incurriendo en realizar instalaciones costosas y difíciles de reubicar, sobre todo
cuando se pretende instalar una red permanente de monitoreo de calidad de aire,
se recomienda utilizar estaciones temporales o unidades móviles para llevar a
cabo un sondeo de cuáles son las condiciones del lugar a muestrear
principalmente cuando la información con la que se cuenta no es confiable. Esto
se puede lograr con una campaña piloto de monitoreo atmosférico por lo menos
un año antes de definir la ubicación final de las estaciones. También es importante
mencionar la necesidad de contar con estaciones libres de influencias urbanas,
que se consideren “limpias” o de fondo.
En función de la densidad de población la OMS recomienda un criterio para
establecer un número promedio de estaciones de muestreo de calidad del aire que
dependen del parámetro que se pretende medir resumiéndose este criterio en la
tabla 2.15
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
89 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
PROMEDIO DE ESTACIONES POR CONTAMINANTE
PROMEDIO DE ESTACIONES POR CONTAMINANTE
Población urbana
(millones)
Parámetros de Monitoreo
Partículas Bióxido
de Azufre Óxidos de Nitrógeno
Oxidantes Monóxido de
Carbono
Meteorológicos (velocidad y dirección del viento y gradientes
térmicos)
menos de 1 2 2 1 1 1 1
1-4 5 5 2 2 2 2
4-8 8 8 4 3 4 2
más de 8 10 10 5 4 5 3
Tabla 2.15 Promedio de estaciones por contaminante (OMS)
Modificando a su vez, estos valores, con los siguientes criterios:
En ciudades con alta densidad industrial deben de instalarse más
estaciones para medir partículas y bióxido de azufre.
En zonas en donde se utilicen combustibles pesados se deben incrementar
las estaciones de bióxido de azufre.
En zonas con tráfico intenso se duplican las estaciones de monóxido de
carbono, óxidos de nitrógeno y oxidantes.
En ciudades con población mayor a 4 millones de habitantes, con tráfico
ligero, se pueden reducir las estaciones de monóxido de carbono, óxidos de
nitrógeno y oxidantes.
En regiones con terreno accidentado, puede ser necesario incrementar el
número de estaciones.
También existen criterios que recomiendan un número de estaciones basándose
no sólo en la densidad de población de una zona, sino en la concentración del
contaminante que se va a medir, recomendando un mayor número de estaciones
en aquellas zonas que presentan mayor densidad de población con altas
concentraciones de contaminantes, que excedan los valores límite.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
90 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
En función de la problemática existente en el área hay otros criterios para
seleccionar el número de estaciones de muestreo como es el caso de los criterios
estadísticos. Sin embargo, hay que hacer hincapié en que todas estas técnicas
estadísticas requieren de un conocimiento de la meteorología, las emisiones,
datos previos sobre calidad del aire de la zona y otros. Es decir, para diseñar un
modelo estadístico representativo se requiere de un conocimiento profundo del
área en estudio, por lo que si no se cuenta con este conocimiento se recomienda
basarse en criterios como el de densidad de población y estadísticas de
actividades económicas, para el inicio del estudio e ir corrigiendo el número de
sitios, con base en la experiencia y los datos obtenidos (Henyk Weitzenfeld. 1990).
2.6.4 Necesidades del Sitio de Monitoreo
Se deberá tomar en cuenta, al seleccionar la ubicación de los sitios de muestreo y
principalmente cuando se pretendan instalar muestreadores activos o automáticos,
algunas consideraciones prácticas que necesitan tener estos sitios, como son las
siguientes:
Fácil acceso
Seguridad contra vandalismo
Infraestructura
Libre de obstáculos.
Se requiere que el sitio tenga fácil acceso debido a que se tendrán que realizar
visitas regulares al mismo para recolectar muestras, inspeccionarlo, calibrarlo o
para su mantenimiento. Pero a su vez deberá estar protegido de posibles actos de
vandalismo u otros que alteren la toma de muestras. Se recomienda que el sitio
cuente con la infraestructura necesaria como electricidad y líneas de teléfono para
poder operar cualquier tipo de equipo de muestreo en el sitio. En caso de contar
con muestreadores automáticos el uso de líneas telefónicas es indispensable para
el envío de datos.
Como las mediciones se llevarán a cabo en sitios donde la calidad del aire es
representativa de la zona que está sujeta a investigación, no podrán haber
obstáculos que afecten el movimiento del aire en el sitio, ni fuentes de emisión que
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
91 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
puedan invalidar las muestras por el arrastre a la toma del muestreador de las
emisiones de alguna fuente. Es decir, el movimiento del aire alrededor de la
entrada de la toma de muestra deberá estar libre de restricciones que afecten el
flujo del aire en las cercanías del muestreador, por lo que se recomienda ubicarlo
algunos metros alejado de edificios, balcones, árboles, etc. Se mencionan a
continuación algunas recomendaciones:
Para asegurar un flujo lo más libre posible, se deben evitar árboles y
edificios en un área de 10 m. alrededor del sitio de muestreo y no tomar
muestras en las superficies laterales de los edificios.
En lo posible, deben rechazarse las interferencias en las estaciones de
muestreo, por la circulación local que depende de factores topográficos
Para minimizar los efectos de las fuentes locales, se recomienda instalar la
estación de monitoreo a una distancia de por lo menos 20 metros de
cualquier fuente industrial, doméstica o de carreteras con alto tráfico
vehicular.
La entrada al muestreador debe estar entre 1.5 y 4m. sobre el nivel del
piso. Una altura de 1.5 m. se utiliza para estimar exposiciones potenciales
del ser humano a situaciones de gran carga de tráfico vehicular. Sin
embargo, para evitar el vandalismo en algunos sitios de monitoreo, se
prefiere instalar la toma de muestra a una altura de 2.5 m. Existen algunas
circunstancias, para los estudios de los antecedentes de contaminación en
ciudades, en donde no es posible cumplir con el requisito de una altura de
4m., por lo cual se han realizado instalaciones de toma de muestra hasta 8
m de altura.
La entrada al muestreador no debe localizarse cerca de fuentes de
contaminación, para evitar arrastres de plumas de chimeneas domésticas o
industriales.
Para medir los parámetros meteorológicos se recomienda instalar los
instrumentos a una altura mínima de 10m. sobre el nivel del suelo, y tomar
mediciones a diferentes alturas con el objeto de obtener gradientes
térmicos. Anteriormente se utilizaban torres meteorológicas de 100m
actualmente se utilizan técnicas de radiosondeo y sensores remotos.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
92 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
RESUMEN TABULAR DE RECOMENDACIONES
ALTURA DE LA TOMA DE MUESTRA
TIPO DE ESTUDIO
1.5 a 2.5 m. Para estudios epidemiológicos o de tráfico vehicular.
2.5 a 4 m y hasta 8 m. Estudios de calidad del aire de fuentes fijas.
10 m. Determinación de parámetros meteorológicos.
OBSTACULO DISTANCIA
Arboles y Edificios: Se recomienda radio libre de 10 m., alrededor del sitio de muestreo.*
Fuentes de Emisión: industriales, comerciales o móviles.
Se recomienda 20 m. de distancia del sitio de muestreo.*
*Estas distancias no se aplican al método Kerbside
Tabla 2.16 Resumen tabular de recomendaciones
2.7 Estimación Superficial de los Patrones de Ozono
La necesidad de acudir a herramientas estadísticas para el análisis de datos en
todas las áreas del conocimiento, ha hecho que aparezcan con el correr de los
años nuevas metodologías que, no obstante se centran en fundamentos
probabilísticos comunes, son específicas para cada una de las diversas disciplinas
del saber.
El estudio de fenómenos con correlación espacial, por medio de métodos
geoestadísticos, surgió a partir de los años sesenta, especialmente con el
propósito de predecir valores de las variables en sitios no muestreados. El primero
observó la naturaleza asimétrica de la distribución del contenido de oro en las
minas surafricanas, la equiparó a una distribución de probabilidad lognormal y
desarrolló las fórmulas básicas para esta distribución. Ello permitió una primera
estimación de las reservas, pero bajo el supuesto de que las mediciones eran
independientes, en clara contradicción con la experiencia de que existen “zonas”
más ricas que otras. Una primera aproximación a la solución de este problema fue
dada por geólogo G. Krige que propuso una variante del método de medias
móviles, el cual puede considerarse como el equivalente al krigeado simple
(Kriging) que es uno de los métodos de estimación lineal en el espacio con
mayores cualidades teóricas. La formulación rigurosa y la solución al problema de
predicción (estimación en muchos textos geoestadísticos) vinieron de la mano de
Matheron (1962) en la escuela de minas de París. En los años sucesivos la teoría
se fue depurando, ampliando su campo de validez y reduciendo las hipótesis
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
93 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
necesarias (Samper y Carrera, 1990). De la minería las técnicas geoestadísticas,
se han "exportado" a muchos otros campos como hidrología, física del suelo,
ciencias de la tierra y más recientemente al monitoreo ambiental y al
procesamiento de imágenes de satélite.
Aunque la aplicación de la herramienta geoestadística es bastante reciente, son
innumerables los ejemplos en los que se ha utilizado esta técnica en estudios
ambientales con el ánimo de predecir fenómenos espaciales (Robertson, 1987;
Cressie y Majure, 1995; Diggle et al., 1995). La columna vertebral del análisis
geoestadístico es la determinación de la estructura de autocorrelación entre los
datos y su uso en la predicción a través de las técnicas conocidas como kriging y
cokriging. Otros temas importantes dentro del estudio de información
georreferenciada son el diseño de redes de muestreo (McBratney et al., 1981), la
geoestadística multivariada (Wackernagel, 1995) y la simulación (Deutsh y
Journel, 1992).
La geoestadística es solo una las áreas del análisis de datos espaciales. Es
importante reconocer cuando la información georreferenciada es susceptible de
ser analizada por medio de dicha metodología. Por ello en el documento se hace
inicialmente una definición global de estadística espacial y se describen las
características especiales que enmarcan cada una de sus áreas.
2.7.1 Regresión Lineal
Un modelo estadístico en particular necesario para el análisis depende del tipo de
datos recolectados.
En el caso de estudios de contaminación por ozono, los datos son espaciales así
como temporales (observaciones recolectadas en días, semanas, quincenas o
meses de los captadores de varios lugares). Adicionalmente existen las variables
auxiliares que son también espacio – temporales las cuales se pueden incluir
como temperatura, elevación, precipitación o cualquier otra variable que se
sospeche como buen indicador de los niveles de contaminación en cierto lugar a
determinado tiempo.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
94 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Una característica común de los datos obtenidos de una red de toma de muestras
es la correlación entre las observaciones de los sitios diferentes, pero cercanos
(espacial) y observaciones desde el mismo sitio recopilados a lo largo del tiempo
(temporal). Observaciones de otras regiones, o la misma ubicación en el tiempo,
tienden a ser similares ser causa de las similitudes en las condiciones ambientales
y topográficas. Una variedad de procedimientos estadísticos están disponibles
para el uso de las correlaciones entre las variables para predecir los niveles de
ozono en lugares no observados. Un enfoque es utilizar técnicas geoestadísticas
donde los datos se supone que son realizaciones de variables dependientes al
azar con una estructura de covarianza modeladas en función de localización
espacial. La técnica de Kriging o cokriging se utiliza para predecir los valores en
nuevos lugares. Ninguno de los componentes temporales se incluye en los
modelos de uso de la geoestadística, y los datos de diferentes puntos temporales
se estudian por separado. El segundo enfoque se basa en técnicas de regresión
modernos, como el generalizado modelos aditivos. En el segundo enfoque, los
modelos de regresión ponderado localmente, se utilizan para estimar las funciones
paramétricas del lugar, de tiempo y de las variables auxiliares de forma
simultánea. En el modelo de regresión local, un buen funcionamiento de la
localización espacial está incluido para cuantificar cualquier elemento persistente
con características paisaje o el medio ambiente no capturado por ninguna de las
variables ambientales o topográficas en el modelo. Aspectos temporales de los
datos se modelan mediante técnicas de series de regresión temporal o regresión
temporal con técnicas de efectos aleatorios. Por último, si en las auto
correlaciones todavía se detectan en el cambio residual después de ajustar todos
los modelos añadidos, la técnica de Kriging podría ser usada para obtener mejores
predicciones en sitios no observados.
2.7.2 Geoestadistica y Sistemas de información Geográfica
El SIG es un sistema de hardware, software y procedimientos, diseñados para
soportar la captura, el manejo, la manipulación, el análisis, el modelado y el
despliegue de datos espacialmente referenciados (georeferenciados), para la
solución de los problemas complejos del manejo y planeamiento territorial (Rhind,
2005). Uno de los objetivos de los SIG es proporcionar una base geográfica para
apoyar las decisiones para el uso inteligente y la gestión del medio ambiente los
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
95 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
recursos. Los forestales, botánicos, meteorólogos, climatólogos, y los científicos
que estudian la contaminación del aire confían cada vez más en los SIG para
tomar decisiones críticas. Al poner los datos espaciales en un sistema integrado
donde puedan ser organizados, analizados y mapeados, patrones y relaciones
que antes no eran reconocidos ahora quizá puedan surgir visualmente.
Todo esto engloba los análisis geográficos y surgen conceptos primordiales como
el de geoinformacion el cual enuncia que “investigar acerca del rol de la
geoinformatica en la sociedad actual nos lleva a intentar la búsqueda de una
mayor amplitud que la lograda por los sistemas técnicos que van desde una visión
centrada en el SIG hacia otra centrada en la geoinformacion, pues aquí la
problemática aparece en un plano puramente interdisciplinario y se hace evidente
la inadecuada linealidad en su desarrollo hacia la profundización del conocimiento”
(Buzai, 2006)
La geoestadistica como herramienta primordial de la geoinformacion se ha
convertido en una parte de los SIG. Con Geostatical Analyst, una extensión de
ArcMap un software producido por el Instituto de Recursos y Sistemas
Ambientales (ESRI), Redlands, California, un modelo o un mapa de cualquier
fenómeno puede ser creado a partir de la muestra medida de puntos. La
recolección de datos por lo general sólo puede llevarse a cabo en un número
limitado de medida, debido a las limitaciones logísticas y financieras, pero los
científicos y los gerentes estan cada vez más interesados en las estimaciones de
superficie continua. Para generar información de la superficie en lugares en donde
no fueron tomados o recolectados los datos algún tipo de técnica de interpolación
debe ser desarrollado para estimar los valores (Webster y Oliver, 2001). Kriging es
un método de promedio móvil ponderado de interpolación, ampliamente
reconocido como proveedor de la mejor estimación del valor interpolado en los
lugares no muestreados. La aplicación de kriging permite crear una capa continua
de la información del conjunto de las muestras individuales.
Por su posterior procesamiento y la realización de análisis SIG, una mayor
producción de información se puede derivar para servir como la base de una
buena toma de decisiones. Por ejemplo, sabiendo que las zonas boscosas son las
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
96 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
más expuestas a altas concentraciones de O3 y la distribución de las especies de
árboles resistentes al menos a O3, se puede crear una capa nueva de información
de la susceptibilidad de incendios.
Con el fin de examinar de forma digital y analizar información espacial de
numerosas capas y para permitir que el producto de dicho análisis sea útil en otro
estudio, todas las capas tienen que existir en un espacio común; por ello, uno de
los requisitos de los SIG es que el uso de datos haga referencia a un punto
específico en la Tierra.
Debido a la naturaleza y orientación espacial de este estudio, todos los datos
tenían que ser georeferenciados con los atributos espaciales como las
coordenadas geográficas, todos los datos espaciales se transformaron a la
proyección Transversa de Mercator para cálculos, en el modelado geoestadístico.
2.7.2.1 Kriging y Variogramas
Entre los numerosos métodos de geoestadística, el método kriging es
ampliamente reconocido como el que proporciona los resultados más precisos y
permite la mayor flexibilidad.
Kriging se hace en dos pasos:
1. La muestra de la semivarianza es utilizada para estimar la forma del
variograma (una curva que representa la semivarianza en función de la
distancia). El variograma describe la relación espacial entre los puntos de
datos.
2. La función estimada de semivarianza se utiliza para determinar los pesos
necesarios para definir la contribución de cada punto de muestra en la
interpolación. Los puntos de muestreo que estén más cerca de la ubicación
en la cual se generan los valores estimados son los que contribuyen más a
la interpolación (Babish, 2000).
Un variograma es una representación gráfica de una variación de las mediciones
sobre la distancia entre los lugares de medición. Si hay dependencias espaciales,
la variación entre las observaciones en dos puntos normalmente aumenta con la
aumento de la distancia hasta un valor máximo que se llegó, llamado "umbral".
Desde este punto, la semivarianza ya no aumenta, causando una región plana que
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
97 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
se produce en los variogramas. La distancia desde el valor cero en el eje “X” al
principio del umbral se llama un "intervalo" de la variable regionalizada. Dentro de
este rango, los lugares están relacionados entre sí, y todas las muestras
conocidas que figuran en esta región, debe tenerse en cuenta al calcular los
puntos desconocidos (Babish, 2000).
El método de Kriging puede proporcionar una medida de un error o incertidumbre
de las superficies estimadas. Desde que las estimaciones de las variaciones se
mapearon, la confianza depositada en las estimaciones se puede calcular.
CAPÍTULO 3. METODOLOGÍA
En este capítulo se presenta la metodología utilizada para generar el mapa de
distribución de ozono superficial (troposférico) y la localización de los nuevos sitios
de monitoreo que reforzaran a la actual red de captación existente.
Esta metodología consta de varias fases estadísticas y otras de análisis
geográficos.
3.1 Datos y Equipo
Los datos para el análisis y generación de los mapas de distribución superficial fue
utilizada una base de datos en Excel la cual contiene información desde los años
1997 hasta el 2004 dichos datos fueron proporcionados por la Ing. Luisa Mariela
Turcios del Centro de Estudios y Control de Contaminantes (CESCCO).
Ademas se utilizaron datos geográficos que se citan a continuación:
GDEM: ASTER, http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/
Imagen Aérea: PATH
Datos Meteorológicos: Depto. Física UNAH
Imágenes satelitales: http://landsat.org/
Datos Población: INE-JICA
Los datos como densidad vehicular fueron extraídos de la imagen aérea
proporcionada por el Programa de Administración de Tierras de Honduras.
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98 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Especificaciones de la computadora:
Procesador: Core 2 Dou T9400
Disco duro: 500gb
Memoria: 6gb
Sistema operativo: Windows
Programas computacionales:
Arcgis - ArcInfo
Photoshop CS4
SmartDraw 2010
ENVI EX
3.2 Presentación de la Metodología
La metodología comprende dos fases, en la primera se trabajan los dos métodos
estadísticos propuestos para este caso, que son los que van a generar el mapa de
distribución y en la fase dos que generara nuestra nueva red de monitoreo.
A continuación el gráfico:
Figura 3.1 Grafico de métodos estadísticos del mapa de distribución
Análisis Exploratorio
de Datos
Análisis exploratorio
de datos
Correlación estadística
Método Regresión Simple Interpolacion
GENERACIÓN DE MAPA
Método Geoestadístico
GENERACIÓN DE MAPA
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
99 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
3.2.1 Fase 1
3.2.1.1 Método de Regresión Lineal Simple
Partiendo de los objetivos y alcances del presente estudio se procedió a planificar
la metodología a seguir para resolver el problema planteado, de aquí encontramos
determinante la fuente y escala de los datos necesarios para establecer las
variables explicativas del fenómeno de estudio, para posteriormente encontrar el
modelo que explique la distribución espacio-temporal.
Para poder explicar las concentraciones de ozono a través del área de estudio se
seleccionaron las técnicas estadísticas de la regresión simple y mínimos
cuadrados. Estas técnicas expresan ecuaciones que nos permiten predecir los
valores de concentraciones de ozono a partir de una variable basada en la
ocurrencia de otras variables independientes, siendo la variable dependiente las
concentraciones de ozono en sitios conocidos y las independientes las
características físicas del área de estudio.
En estadística la regresión lineal o ajuste lineal es un método matemático que
modeliza la relación entre una variable dependiente Y (ozono), las variables
independientes (variables auxiliares). Este modelo puede ser expresado como:
Donde es la intersección o término "constante", las (i > 0) son los
parámetros respectivos a cada variable independiente, y p es el número de
parámetros independientes a tener en cuenta en la regresión. (Devore, Jay L
2005)
El ámbito temporal que se abarco fue el año 2004 por ser el espacio temporal
disponible y más completo con el que contamos. Se planteó el uso de diferentes
variables para explicar las concentraciones de ozono en el Distrito Central, se
clasificaron las variables según su naturaleza en Temporales y Espaciales, según
se muestra en la figura siguiente.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
100 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Figura 3.2 Modelo Conceptual
3.2.1.1.1 Variables Temporales
Todos los valores como las nubes, dirección del viento, temperatura, etc. son
importantes medirlos para ayudar a la interpretación de los datos, debido a la
accesibilidad de recursos se decidió utilizar estas cuatro variables:
Dirección del viento, la orografía pertenece como un elemento importante que
afecta a la velocidad del viento, esta incurre en la diversa dispersión del
contaminante gaseoso en la zona de estudio.
Temperatura, es un elemento importante para la estabilidad de los gases, que al
bajar el gas también desciende y se densifica intensificando su dosis.
Radiación Solar, gracias a este factor ocurre la transformación y fracción de los
átomos de oxígeno.
Humedad Relativa, es otro de los factores importantes que condicionan la
actividad del ozono.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
101 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
3.2.1.1.2 Variables Espaciales
Estas variables son importantes para tener la representación geográfica y cálculo
de densidad del gas, ya que involucra la geografía del dato.
Las variables espaciales utilizadas en el estudio fueron:
Distancia de ozono, esta refiere a la distancia que hay entre cada uno de los
sensores pasivos que están instalados para monitorear el ozono, cada uno de
ellos se instala los 7 primeros días el mes dejándolos 168hrs.
Densidad Vehicular, la ubicación de estos sensores básicamente fue hecha para
monitorear la contaminación emanada por los vehículos que circulan por las
principales vías y bulevares, estas están regidas por ciertos criterios para dicho
estudio.
Distancia Vial, los sensores propuesta, o la nueva organización de los sensores
debe de ser colocada lejos de las fuentes contaminantes ya que es un factor que
contamina el análisis.
Modelo Elevación, prácticamente este nos revela la orografía del área en estudio,
este nos indicara el movimiento y dispersión que tendrá el gas en el área de
estudio.
Al analizar las variables escogidas y la serie temporal se puede observar que
utilizamos un modelo de predicción a corto plazo, con el que se busca poder
predecir las concentraciones de ozono en resolución temporal diaria.
3.2.2.1 Métodos de Interpolación Espacial (geoestadística)
La interpolación espacial es un procedimiento que permite calcular el valor de una
variable en una posición del espacio (punto no muestral, con un valor estimado),
conociendo los valores de esa variable en otras posiciones del espacio (puntos
muestrales, con valores reales) (Bosque, 1992).
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
102 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
3.2.2.1.1 Tipos de Métodos
3.2.2.1.1.1 Determinísticos
Estas formulan suposiciones generales y habitualmente no contrastadas, sobre el
carácter general de la superficie a interpolar, y en función de ellas establecen la
función matemática de interpolación.
Estas se pueden clasificar en dos grupos, en función del número de datos
muestrales utilizados para estimar el valor de la variable en los puntos no
muestrales. Técnicas globales que son las que tienen en cuenta todos los puntos
muestrales en cualquier valor estimado (polinomio global) y las técnicas locales
que solo emplean los puntos muestrales que están en la vecindad de cada punto
no muestral (IDW, polinomio local), el IDW y las funciones de base radial son
interpoladores exactos, mientras que el polinomio local y global son inexactos
(Cañada 2007).
3.2.2.1.1.1.1 Interpolación con la Media Ponderada por el Inverso de la Distancia
(IDW)
La media ponderada por el inverso de la distancia, denominada en inglés inverse
distance waited (IDW), asume que hay una relación entre distancias, los valores
cercanos a un punto tienen más parecido que los que están más lejos.
(JOHNSTON 2001).
Para predecir un valor de un lugar no muestral, utilizara los valores de los lugares
muestrales que haya alrededor del lugar que se va a predecir.
Los valores de los lugares más próximos al que se va a predecir tendrán más
influencia y por lo tanto más peso que los que están más lejos. Este peso
disminuye con la distancia. La fórmula general es:
∑
Donde Z(S0) es el valor que intentamos predecir para el lugar S0. N es el número
de puntos muestrales alrededor del lugar que se va a predecir y que serán tenidos
en cuenta en la predicción. i es el peso asignado a cada punto muestral que a
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
103 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
utilizar. Estos pesos decrecen con la distancia. Z (Si) es el valor observado del
lugar Si.
La fórmula para determinar los pesos es: ∑
A medida que la distancia se hace más grande, el peso es reducido por un factor
p. Es decir, que a medida que se incrementa la distancia entre los puntos
observados y el punto calculado, el peso que tendrá un punto muestral sobre el
predicho decrecerá exponencialmente. di0 es la distancia entre el lugar de
predicción S0 y cada lugar muestral, Si. Los pesos de los lugares utilizados para la
predicción serán escalados de tal forma que su suma sea 1, es decir,
∑
El óptimo valor de p se determina haciendo mínimo el error de predicción o error
cuadrático medio, que tiene la siguiente fórmula:
√∑ ̂
El analista geoestadístico utiliza potencias más grandes que 1. Por defecto usa
p =2 que se conoce como distancia inversa al cuadrado.
Otra cuestión importante es determinar el número de vecinos a tener en cuenta
para calcular el valor predicho. Esto dependerá del tipo de datos y de la superficie
que intentemos crear.
Si no hay influencias direccionales en los pesos de los datos, consideraremos los
puntos igualmente en todas direcciones y, la forma de búsqueda de vecindad será
un círculo. Pero si hay influencia direccional en los datos, por ejemplo influencia
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
104 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
del viento predominante, entonces adoptaremos la forma de una elipse con el eje
mayor paralelo al fenómeno considerado. El ajuste a esta forma está
justificado porque los lugares situados en la misma dirección del viento desde un
lugar de predicción son mucho más similares a medida que las distancias
aumentan que si están situados perpendiculares al viento.
La superficie calculada usando la media ponderada por el inverso de la distancia
(IDW) dependerá de la potencia del parámetro p y de la estrategia de búsqueda de
vecindad. El IDW es un interpolador exacto, donde los valores máximos y mínimos
en la superficie interpolada pueden solamente ocurrir en los puntos muestrales.
3.2.2.1.1.1.2 Interpolación Mediante Funciones Polinómicas Globales
La técnica de interpolación global utiliza una función para toda la región de
estudio, de suerte que un cambio en un punto afecta a toda la superficie generada.
Un polinomio con interpolación global consiste en una función matemática que se
aplica a los puntos muéstrales y produce un suavizado gradual sobre la superficie
generada.
SÍ los puntos muéstrales están situados en una ladera suave, ajustar una recta da
buenos resultados, como es el ejemplo que mostramos en la figura 3.3
Figura 3.3 Ajuste mediante un polinomio con interpolación global de primer grado
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
105 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
El ajuste se resuelve mediante un polinomio de primer grado (lineal). La ecuación de
la recta adoptaría la siguiente expresión:
Si los puntos están situados en un valle (figura 3.4), entonces el ajuste tiene que ser a una
curva y hay que aplicar un polinomio de segundo grado o cuadrático. La forma de las
curvas de las funciones cuadráticas es la parábola.
Figura 3.4 Ajuste mediante un polinomio con interpolación global de segundo grado
Las funciones cuadráticas o funciones polinómicas de segundo grado se expresarían
como:
La interpolación con polinomio global se utilizaría para ajustar una superficie a una serie
de puntos muéstrales cuando la superficie varía lentamente de una región a otra sobre el
área de estudio (por ejemplo, contaminación sobre un área industrial), es decir cuando no
existen grandes contrastes. Aunque también se puede utilizar para examinar y/o eliminar
los efectos de tendencias globales de amplio rango. En tales sustancias la técnica
se refiere al análisis de tendencia de una superficie. En cualquier caso la
superficie creada sería muy sensible a valores extremos.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
106 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
3.2.2.1.1.1.3 Interpolación Mediante Función Polinómica Local
Frente al polinomio con interpolación global que ajusta un polinomio a una
superficie entera, el polinomio con interpolación local ajusta muchos polinomios,
cada uno dentro de la extensión de vecindad especificada. La superficie creada da
cuenta de variaciones más locales. Cuando una superficie presenta un relieve muy
variado, donde alternan pendientes, llanuras y de nuevo pendientes (figura 3.5),
un único polinomio global no ajustará bien, sino que habrá que utilizar múltiples
polinomios locales para ajustar esa superficie de manera más exacta.
Figura 3.5 Ajuste mediante un polinomio con interpolación local
La interpolación local ajusta el polinomio de orden especificado usando todos los
puntos de la vecindad establecida. Se puede establecer la forma de búsqueda de
vecindad, el número de puntos máximo y mínimo que van a ser usados y un
parámetro de potencia p basado en la distancia, que influirá en una disminución
del peso de los puntos muéstrales a medida que éstos se alejen del centro de la
vecindad. El óptimo valor de p es aquel que hace mínimo el error cuadrático
medio, semejante a lo que sucedía con la selección de p con el método de IDW. El
resultado es la obtención de superficies que tienen en cuenta variaciones más
locales.
La figura 3.6 representan ejemplos de polinomios con interpolación local.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
107 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Se utilizan como vecinos tres puntos, para predecir el valor de otro punto. El ajuste
representado por la recta se realiza mediante un polinomio de primer grado. En la
figura II se predice un segundo lugar, también por un polinomio de primer grado
que está muy cercano al primer lugar y se utilizan los mismos puntos muéstrales
en la predicción, pero los pesos serán un poquito diferentes pues el ajuste
polinómico es ligeramente diferente.
Figura 3.6 Ajuste mediante un polinomio con interpolación local
A diferencia del polinomio global que utiliza todos los puntos muéstrales de la zona
de estudio, el polinomio local utiliza puntos muéstrales dentro de áreas
localizadas, por eso calcula tendencias locales y asigna pesos a los puntos en
función de la proximidad al centro de la vecindad establecida y de la extensión de
esa vecindad.
El polinomio de interpolación local es un método de interpolación no exacto,
genera superficies suavizadas y es bueno para captar variaciones de rango
pequeño, de carácter más local aunque también sirve para captar tendencias de
carácter general. Es sensible a la distancia de los vecinos, por ello conviene hacer
una vista previa de la superficie creada antes de generar la salida definitiva. Como
con el IDW, se puede definir un modelo teniendo en cuenta la anisotropía.
I II
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
108 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
3.2.2.1.1.1.4 Interpolación Mediante el Método de Kriging
La aplicación del kriging se realiza en dos etapas; en la primera se cuantifica la
estructura espacial de los datos y, en la segunda, se realiza una predicción. Para
cuantificar la estructura espacial primero se calcula el semivariograma empírico y
después el teórico mediante el ajuste a los datos de un modelo de dependencia
espacial. Para realizar la predicción de un valor no muestral sobre un lugar
específico se utilizarán el modelo ajustado del semivariograma, la configuración
espacial de los datos y los valores de los puntos muéstrales que existen alrededor
del lugar de predicción.
El kriging asume que el fenómeno que se está estudiando toma valores (no
necesariamente medidos) en todas partes del área de estudio, es decir, tiene una
continuidad espacial. En cuanto al tipo de datos con los que trabaja el kriging
pueden ser numéricos de tipo continuo o entero, datos categóricos ordenados o
sin ordenar e incluso pueden ser datos binarios. Para acomodarse a todos los
tipos de valores se han desarrollado las diferentes formas de kriging. Estos
métodos se apoyan en modelos matemáticos y estadísticos que incluyen
probabilidad, es decir, que cuando se realiza la predicción ésta va asociada a una
probabilidad.
Además, descansan en la noción de autocorrelación que se expresa en función de
la distancia (figura 3.7)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
109 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Figura 3.7 Expresión de la autocorrelacion en función de la distancia
Existen diferentes tipos de kriging, el más frecuente es el kriging ordinario o kriging
puntual que asume que la variable es estacionaria y que no tiene tendencia, su
ecuación es:
Z(s) = (s) + ԑ(s), siendo Z(s) la variable de interés; (s) una constante (media)
desconocida, ԑ(s) los errores aleatorios; s simplemente indica el lugar con unas
determinadas coordenadas espaciales X (longitud) e Y (latitud).
Cuando existe tendencia en los datos o un lento cambio en los valores medios se
utiliza el kriging universal cuya ecuación es la misma, salvo que (s) es la
tendencia, que es modelada mediante una función polinómica de tal
modo que:
son los
coeficientes de tendencia y los errores que se supone que son estacionarios.
Semejante al kriging ordinario es el kriging simple, salvo que considera la media
de los datos una constante conocida y que la suma de los pesos no da 1.
Si transformamos los valores de Z(s), de continuos a binarios, por ejemplo
poniendo 0 si Z(s) está por debajo de algún valor o 1 si está por encima,
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
110 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
podríamos predecir la probabilidad de que Z(s) esté por encima de un determinado
valor umbral.
Las predicciones basadas en este modelo forman el indicador kriging (método de
interpolación no lineal).
El kriging es un predictor que no requiere que los datos se ajusten a la normalidad,
salvo para obtener mapas de cuantiles y de probabilidad, tanto con el kriging
ordinario como con el universal y simple. El kriging también asume que todos los
errores aleatorios son estacionarios de segundo orden y que la covarianza entre
cualquiera de dos errores aleatorios depende de la distancia y de la dirección que
los separa, no de sus lugares exactos.
TABLA TIPOS DE KRIGING Y SUPERFICIES QUE GENERAN
Kriging y Cokriging Predicciones
Errores típicos de la predicción
Mapas de cuantiles
Mapas de probabilidad
Errores típicos de los
indicadores
Ordinario X X X X
Universal X X X X
Simple X X X X
Indicador
X X
Probabilidad
X X
Disyuntivo X
X
X
X
Tabla 3.1 Tipos de Kriging y superficies que generan
Otro aspecto que hay que tener en cuenta cuando aplicamos cualquier método de
interpolación y por lo tanto también en el kriging, es determinar el tamaño de
búsqueda de la vecindad. Cuando se ajusta un modelo al semivariograma hay que
especificar la búsqueda de vecindad que limita el número y la configuración de los
puntos que se van a utilizar en la predicción. Hay dos mecanismos de control para
limitar los puntos usados, que son la forma de vecindad y el establecimiento de
restricciones de los puntos dentro de la forma.
La forma de la búsqueda de vecindad estará dictada por los datos de entrada.
Si en los datos muéstrales no hay influencias direccionales (isotropia), los puntos
utilizados para predecir se elegirán en todas direcciones desde el lugar no
muestral, por lo tanto la forma que se elegirá será un círculo. Pero si los datos
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
111 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
tienen autocorrelación direccional (anisotropia) entonces se elegirá una elipse
como forma de búsqueda de vecindad.
La búsqueda de la forma de vecindad se basará en el conocimiento de la
localización de los lugares y la autocorrelación espacial de los datos, que se
puede obtener mediante el Análisis Exploratorio de Datos y mediante el Asistente
Geoestadístico. En el cuadro de diálogo del Asistente Geoestadístico, paso 2, se
puede ver cómo la autocorrelación en una determinada dirección influye en la
forma del semivariograma, cómo la curva se incrementa más o menos en una u
otra dirección, lo cual nos puede ayudar a la hora de definir la estrategia de
búsqueda.
El cuadro de diálogo de búsqueda de vecindad (figura 3.8) nos permite definir la
extensión de los ejes así como el ángulo de dirección del eje mayor. Si la forma es
un círculo los dos ejes tendrán idéntica extensión. En este caso la búsqueda de
vecindad es una elipse con unos semiejes mayor y menor de 128 Km y 74 Km
respectivamente y un ángulo de rotación de 340°.
Figura 3.8 Cuadro de dialogo de búsqueda de vecindad
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112 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Definida la forma, el segundo mecanismo de control de la vecindad es establecer
restricciones dentro de la forma. Primero se elige el número de puntos que van a
ser usados para la predicción, oscilando entre el deseable y un mínimo. En
segundo lugar para evitar tendencias en una determinada dirección, el círculo o la
elipse son divididos en sectores en los cuales se elige igual número de puntos.
Esto es muy útil cuando los puntos muéstrales se han elegido sobre un transecto o
un grid, como en la figura 3.9, donde los puntos más próximos al lugar de
predicción se encuentran en un único transecto. La forma elegida de búsqueda de
vecindad es el círculo y cinco los puntos elegidos como vecinos al lugar de
predicción.
Otros puntos incluidos en el círculo no son incluidos al estar más lejos.
Figura 3.9 Búsqueda de vecindad en forma de circulo con puntos en un único transecto para predecir un punto.
Una predicción mejor es la que se realiza en la siguiente figura (figura 3.10) donde
los puntos de otros transectos son incluidos en la predicción. En este caso el
círculo es dividido en cuatro sectores, que incluirían al menos tres puntos pero no
más de cinco. En total serán usados 16 puntos en predecir el punto central.
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113 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Figura 3.10 Búsqueda de vecindad en forma de circulo con puntos en varios transectos para predecir el punto central.
El número de sectores y puntos utilizados se establecerá de forma objetiva
conociendo la localización espacial de los datos muéstrales. Cuantos más puntos
más significativa será la predicción para cualquier lugar; sin embargo, hay que
tener cuidado de no incluir puntos que estén demasiado lejos del lugar de
predicción. Si no es posible encontrar dentro del sector el mínimo de puntos
requeridos, el programa seleccionará los vecinos más próximos fuera del sector.
Otra parte importante de la ventana de búsqueda de vecindad es la que se refiere
a los pesos asociados a cada punto en el cálculo del valor de la predicción (centro
del círculo o elipse). La figura 3.11 muestra un caso donde hay cuatro puntos rojos
que tendrán pesos de más del 10 por ciento el valor asignado al lugar de
predicción que corresponde a la intersección de los dos ejes. El punto que tenga el
peso más alto es el que más influirá en el cálculo del valor predicho.
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114 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Figura 3.11 Pesos asociados a cada punto
ArcMap puede ayudar a establecer la forma más adecuada de búsqueda de
vecindad, mediante la ubicación espacial de los puntos. Ahí se puede observar
qué disposición tienen los datos muéstrales y en función de la misma ver la forma
más adecuada de vecindad y el número de puntos que se tendría que establecer
para que hubiera igual número de puntos en cada sector y dirección.
3.2.2 Fase 2
3.2.2.1 Red de Monitoreo de la Calidad del Aire en el Distrito Central.
El diseño de la red de monitoreo aire, fue orientado para medir la concentración y
el impacto de las emisiones vehiculares en la población que transitan o trabajan
cerca de las calles del Distrito Central.
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115 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Los equipos de muestreo se ubican hasta una distancia de 2mts de la calle y a
una altura de 1.5-3mts. Para ello fueron seleccionadas una red de sitios para la
toma de muestra de aire (ver Fig.3.12)
Figura 3.12 Ubicación de los siete sitios de muestreo distribuidos en las ciudades de
Tegucigalpa y Comayagüela (Distrito Central)
Esta selección de sitios tuvo como criterio principal el flujo vehicular categorizando
como bajo, medio y alto.
El sitio de muestreo se localiza a lo largo de la trayectoria de la calle o vía,
considerándosele como lineal y de micro-escala, ya que la concentración es
representativa de un área de 10-100 metros, tomando en cuenta otros criterios
como el fácil acceso, seguridad contra vandalismo y disponibilidad de energía
eléctrica. (CESCCO, 2003)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
116 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
La metodología de monitoreo utilizada es del tipo integrado, es decir, se toma la
muestra en el sitio seleccionado para ello y posteriormente se realiza el análisis en
el laboratorio, los equipos utilizados son manuales y resistentes a la intemperie.
Para la toma de muestra se utilizaron métodos activos (medición de partículas) y
pasivos (gases como el NO2 y ozono), considerando principalmente que estos
métodos son de bajo costo y de fácil manejo, sin obviar que cumpliesen con los
objetivos de monitoreo establecidos y que fueran metodologías de medición
aprobadas y referenciadas internacionalmente por organismos competentes como
la US-EPA (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos) y la Unión
Europea2.
RESUMEN DE LOS MÉTODOS DE MUESTREO Y ANÁLISIS ASÍ COMO EL TIEMPO DE MEDICIÓN
PARÁMETRO MÉTODO DE MUESTREO
MÉTODO ANALÍTICO TIEMPO DE
EXPOSICIÓN
TPS Generación de flujos altos
Gravimetría 24 horas
PM10 Generación de bajo flujo de aire
Gravimetría 24 horas
N02 Tubos pasivos Espectrofotometría colorimétrica 30 días
03 Tubos pasivos Espectrofotometría colorimétrica 7 días
Pb Generación de flujos altos
Espectrofotometría de absorción atómica
24 días
Tabla 3.2 Resumen de los métodos de muestreo y análisis así como el tiempo de
medición. (CESCCO 2005)
Los muestreadores activos requieren el uso de energía eléctrica para bombear el
aire a través de un medio de recolección físico o químico, son relativamente fáciles
de operar, confiables y han proporcionado la base de datos de mediciones en
muchos países del mundo.
Los muestreadores pasivos son dispositivos, generalmente en forma de tubo o
disco, que colectan un compuesto específico por medio de su adsorción y
absorción en un sustrato químico seleccionado. La principal ventaja de este
método es su simplicidad y bajo costo, por lo que se pueden implementar varias
unidades para un diseño espacial (de área) de monitoreo.
Por la rápida respuesta que proporciona un analizador automático, el monitoreo
atmosférico en otros países ha evolucionado hacia la automatización del mismo,
aunque siempre es recomendable mantener los tres tipos de muestreo, ya que son
complementarios. Si consideramos que los métodos pasivos además de ser
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
117 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
económicos dan una buena respuesta espacial por su mayor cobertura de área,
aunque el tiempo de resolución sea restringido, ya que solo proveen información
promedio de contaminantes. Paralelo al uso de monitores automáticos es
importante contar con métodos activos que son útiles para la comparación y
confirmación de resultados. En la tabla 3.2 se listan los métodos de muestreo y
análisis empleados para la determinación de la concentración de los
contaminantes considerados en el monitoreo.
El proyecto de monitoreo de la calidad de aire del Distrito Central cumple con los
objetivos a los cuales fue diseñado, sin embargo la expansión urbana y el
lanzamiento de nuevas tecnologías y planes regionales nos obliga a mejorar la
actual red de monitoreo y proponer la nueva red de monitoreo de calidad de aire.
3.2.2.1 Propuesta de la Nueva Red de Monitoreo de La Calidad de Aire
Para el diseño e implementación de la nueva red de monitoreo de calidad del aire,
es importante definir los objetivos que va a perseguir dicho monitoreo, alcance
espacial, parámetros ambientales, el número de sitios, el espacio territorial y
temporal para que la evaluación de dispersión de contaminantes atmosféricos en
la troposfera sea optimizada.
3.2.2.1.1 Los objetivos básicos que persigue la nueva red de monitoreo son:
Observación de la tendencia de la contaminación a largo plazo
Calibración del modelo urbano de dispersión
Identificación de los sitios críticos en la zona de estudio
Investigación del impacto de la contaminación atmosférica en la salud de la
población
Supervisión del cumplimiento de las normas de la cálida del aire
Es importante resaltar que para el monitoreo en tiempo real se puede lograr
únicamente con analizadores automáticos, mientras que con los métodos activos y
pasivos dan buenos resultados en monitoreo de áreas a largo plazo.
3.2.2.1.2 Alcance espacial
La nueva red monitoreara la calidad de aire tendrá un alcance espacial en escala
urbana según el tabla 2.14 que define las escalas o alcances espaciales. El
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
118 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
presupuesto es otro factor muy importante a considerar ya que los analizadores
automáticos son muy costosos en adquisición y en mantenimiento preventivo.
3.2.2.1.3 Elección de parámetros ambientales
Para realizar un estudio sobre la calidad del aire se toman en cuenta los
contaminantes nombrados como “contaminantes criterio” según la OMS se les
llamó contaminantes criterio porque fueron objeto de evaluaciones publicadas en
documentos de calidad del aire en los Estados Unidos, con el objetivo de
establecer niveles permisibles que protegieran la salud, el medio ambiente y el
bienestar de la población. Actualmente el término “contaminantes criterio” ha sido
adoptado en muchos países, y son:
Bióxido de azufre (SO2)
Bióxido de nitrógeno (NO2)
Material Particulado (PM)
Plomo (Pb)
Monóxido de carbono (CO)
Ozono (O3)
Otros parámetros importantes de tomarse en cuenta son los parámetros
meteorológicos y topográficos ya que estos están estrechamente relacionados
con la dispersión de los contaminantes atmosféricos, la temperatura, la humedad,
la precipitación, la radiación solar, la dirección y la velocidad del viento son
factores que también contribuyen una gran influencia sobre la calidad del aire en
una región (OPS,1997)
3.2.2.1.4 Elección de cantidad de sitios de monitoreo
Según la tabla 2.15 se necesitan aproximadamente de 4-6 pasivos y 5 activos o de
monitoreo continuo
3.2.2.1.5 Elección de los sitios de monitoreo
Con los criterios y objetivos antes definidos se elabora el flujo de proceso en
sistema de información geográfico para generar un mapa de sitios idóneos para la
instalación de nuevos captadores.
A continuación el flujo:
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
119 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Alta probabilidad
Baja probabilidad
Figura 3.12 Diagrama conceptual del modelo de sitios idóneos para monitoreo
En este modelo conceptual se propone la optimización de la red de monitoreo
existente, este modelo nos da a conocer en qué lugar es favorable instalar los
nuevos captadores con los criterios ya establecidos.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
120 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
CAPÍTULO 4. RESULTADOS
4.1 Relación del Ozono con las variables auxiliares
Todas las variables auxiliares vistas en el modelo tienen una significancia
estadística, las gráficas describen los efectos de cada una de las variables
auxiliares controlando los efectos de las concentraciones de ozono en el modelo,
el comportamiento de dichas graficas dependiendo de las variables auxiliares dio
como resultado una relación atribuida únicamente a la variable de distancia vial, ya
que las variables como dirección del viento, temperatura, radiación solar, humedad
relativa, densidad vehicular y el modelo de elevación (variables independientes,
“eje Y”) no presentaron una significancia o su error fue muy elevado.
Si revisamos los antecedentes recordaremos que la red actual de monitoreo de
aire, CESCCO la diseño precisamente para monitoreo de contaminación del aire
en el sistema vial de Tegucigalpa y Comayagüela, lo cual analizando las gráficas
siguientes nos daremos cuenta del buen trabajo elaborado ya que cumple con el
objetivo para el cual fue diseñada.
A continuación se muestran algunas de las variables auxiliares con sus
respectivos gráficos y sus errores cuadráticos.
Radiación Solar
Temperatura
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
121 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Densidad
Vehicular
Humedad Relativa
Modelo Digital de
Elevación
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122 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Distancia vial
Las aproximaciones estadísticas usadas en este tipo de análisis fueron una
extracción de técnicas de regresión lineal simple usando una aproximación con las
muestras de los siete sensores pasivos de ozono (variable dependiente) en donde
se pudieron estimar los niveles y generar un mapa secuencial que describe los
patrones de ozono estimados en distancia vial (variable independiente) que fue la
variable auxiliar que genero el error más bajo en todo el análisis en el Distrito
Central.
Con respecto a la gráfica de distancia vial vemos que tiene un coeficiente de
correlación de 0.70 que es un valor muy bajo pero de todas las variables es la que
mejor se comporta, debido a que las demás son climáticas y al estar todos los
puntos de monitoreo tan cerca involucra las mismas características climatológicas
y ambientales para cada uno de ellos.
La grafica lo que nos muestra es que a mayor distancia de las vías de acceso
menor es la cantidad de ozono.
Definir el modelo como un modelo de regresión nos muestra un marco de
impredecibles resultados, tratando de ajustar estos a un menor error y buscando
cada vez como mejorar el modelo incrustando nuevas variables y métodos
predictivos que tengan una relación espacial con condiciones topográficas.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
123 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Figura 4.1 Relación entre ozono y distancia vial
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
124 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
4.2 Geoestadística Aplicada
Se utilizó la extensión Geostatistical Analyst de ArcMap ya que esta fue aplicada
para la generación de modelos de concentración de ozono, debido a las
limitaciones en detalle de información así como vimos en las predicciones
estadísticas en el apartado anterior en este tenemos el problema de que son muy
pocos los puntos de monitoreo y están muy cerca unos de otros lo cual genera
complicaciones a la hora de predecir los valores desconocidos. Se elaboraron la
mayoría de los modelos con sus diferentes clases:
Método Inverso de la Distancia
(IDW)
Método Polinomio Global
Método Polinomio Local
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
125 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Método Kriging Probabilístico
Las superficies de salida de la concentración de O3 creado con los descritos
procedimientos tenían errores estándar de muy baja predicción. Pero de todos ello
el Kriging es el procedimiento que mejor se comportó dentro de los resultados
obtenidos de todos los modelos evaluados.
En consecuencia, este fue el método utilizado para crear modelos de
concentración de O3 con pocas muestras representativas.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
126 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
4.3 Optimización con SIG de la Red de Monitoreo Actual
Básicamente los criterios que fueron utilizados para la elección de los nuevos
sitios de monitoreo se basaron en el diagrama de flujo de la figura 3.12 en los
cuales se eligieron 5 capas de información cada una ponderada con un peso
según su importancia:
TABLA DE PONDERACIÓN
CAPA DE INFORMACIÓN
PESO PONDERADO
Densidad de Población + Salud 0.27 Densidad Vehicular 0.25
Elevaciones 0.25
Pendientes 0.15
NDVI 0.08
Tabla 4.1 Tabla de ponderación
Se tomaron en cuenta también entrada y salida de aire subjetivas ya que no se
cuenta con esos datos a esas escalas urbanas.
Con la capa de densidad poblacional se tomó muy en cuenta la ubicación de los
centros de salud ponderando con más valor dicha capa ya que es importante
evaluar el tipo de aire que están cerca de los centros hospitalarios.
La capa de densidad vehicular fue un extracto de la imagen aérea del año 2004
categorizando autobuses y carros livianos.
En la capa de elevaciones se tomó un rango de 890-1100mts ya que la mayoría
de los contaminantes aéreos o aerosoles circulan en verticalidad de 1km, lo mismo
con la información de pendientes se clasifico un rango de 0-14o ya que la
instalación de los monitores o captadores debe de ser en lugares planos y lejos de
accidentes geográficos.
Con el NDVI se trató de bajarle el peso ya que hay ciertas vegetaciones que
emanan ciertos tipos de olores que interfieren con la lectura del dato.
Luego se realizó un algebra de mapa dando como resultado el mapa propuesta.
A continuación el mapa de sitios de monitoreo.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
127 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
128 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
CAPÍTULO 5. DISCUSIÓN
Los valores medios de concentración de ozono durante todo el año del 2004
fueron controlados en los sitios seleccionados. Teniendo en cuenta la
geomorfologia y su gran diversidad geográfica y climatológica, el número de los
monitores no era más que suficiente para estimar la concentración de O3 con
igualmente una alta fiabilidad en el área de estudio. El número total de los sitios de
monitoreo de O3 no fue suficiente para aplicar una técnica geoestadística como
kriging. Por otra parte, el método kriging no pudo ser correctamente utilizado por la
distribución espacial de los sitios de monitoreo ya que estaban lejos de ser
óptimos con algunas partes importantes de la zona de estudio no supervisada. El
uso de kriging, así como cualquiera de los métodos deterministas necesitan de
una alta densidad de puntos de muestreo para evitar que el error sea alto.
En geoestadística, cada conjunto de datos espaciales pueden ser considerados
únicos. Para cada uno de ellos, incluso un cambio de un valor desde un punto de
muestreo simple, o un parámetro durante el procesamiento de datos afectará al
resultado final. Del mismo modo, un cambio de una de las numerosas variables
(parámetros geoestadísticos) que ofrece la extensión de ArcMap de Geostatical
analyst influirá al producto final del modelo. Por lo tanto, la modelización
geoestadística es un proceso donde la optimización real de la superficie final
requiere una combinación de experiencia en geoestadística y
conocimiento de una rama de la ciencia (meteorología, química del aire y
geografía). Sin embargo, debido a opiniones de expertos, incluso ellos son
propensos a algún error, no siempre es posible determinar más allá de una duda
razonable que el resultado final del trabajo duro y prolongado refleja plenamente la
realidad.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
129 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
CAPÍTULO 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Es definitivo que la cercanía y poca muestra de monitores son los problemas base
que surgieron a la hora de interpretar la información, los monitores al estar
demasiado cerca comparten demasiadas características geográfico-ambientales
que homogenizan el estudio dando problemas de interpretación y de análisis
avanzados.
La utilización de los sistemas de información geográfica se muestra como una
herramienta imprescindible a la hora de elaborar análisis de distribución de gases
tóxicos y su relación en el medio.
Este fue capaz de mostrar como las concentraciones del ozono en el Distrito
Central (Tegucigalpa y Comayagüela) son el resultado de diversos procesos
naturales y antropogenicos.
Las distribuciones espaciales obtenidas atreves distintos métodos de interpolación
nos ha indicado la influencia del gas en ciertas zonas importante de nuestra
ciudad, el análisis geo estadístico ha sido capaz de desvelar los efectos del gas
contaminante y como mejorar su monitoreo mediante la optimización o refuerzo de
la red de monitoreo existente.
Es importante reforzar y reformular la red de monitoreo actual, aumentando o
densificando ya sea con monitores automáticos y en combinación con varios
monitores pasivos que refuercen y cotejen la información que levantan diariamente
las estaciones automáticas.
Si se plantea la opción de tener un mapa de distribución de ozono en tiempo real
vía internet, básico es contar con mínimo 5 estaciones automáticas para interpolar
los datos remotamente.
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
130 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
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ANEXOS
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CRITERIOS DE UBICACIÓN DE TOMAS DE MUESTRAS
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138 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
SITIO WEB GIOVANNI
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SENSORES REMOTOS
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GLOSARIO BÁSICO DE LA METEOROLOGÍA DE LA CALIDAD DEL AIRE
Advección Transferencia de calor debida al movimiento horizontal de un flujo tal como el aire o el agua.
Albedo Fracción o porcentaje de energía solar incidente que refleja una superficie en el espacio. Las diferentes superficies tienen diferentes valores albedo.
Altura de mezcla Altura máxima a la cual una porción de aire puede ascender. En un diagrama adiabático, punto en el cual el gradiente vertical adiabático de la porción de aire se intersecta con el gradiente vertical ambiental.
Altura efectiva de la chimenea Suma de la altura física de la chimenea y la elevación de la pluma.
Anemómetro Instrumento utilizado para medir la velocidad del viento. Los dos tipos principales de anemómetros son los rotativos de cubeta y los de hélice.
Anticiclón Sistema de alta presión. Los vientos superficiales fluyen en movimiento contrario a la dirección de las agujas del reloj alrededor de los anticiclones en el hemisferio sur.
Arrastre Mezcla de aire ambiental en la pluma.
Balance térmico Se refiere al hecho de que cada año la Tierra y su atmósfera, en conjunto, descargan al espacio exterior tanta cantidad de energía como la que reciben. De otro modo, la temperatura promedio de la Tierra y su atmósfera cambiaría significativamente.
Calentamiento diferencial Propiedad de las diferentes superficies que hace que se calienten y se enfríen a tasas distintas.
Calentamiento global Véase efecto invernadero.
Capa de mezcla Volumen de aire por debajo de la altura de mezcla. El tamaño de la capa de mezcla determina cuánta contaminación puede ser descargada en el aire sin causar efectos nocivos.
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141 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
Capa límite atmosférica Véase capa límite planetaria.
Capa límite planetaria Sección de la atmósfera más cercana a la superficie terrestre (generalmente a altitudes cercanas a 500-1.000 m) donde la fricción influye en el viento (también se le denomina capa límite atmosférica).
Característica de las respuestas Características que ayudan a definir la velocidad con la que un instrumento responderá a los cambios de las variables meteorológicas (es decir, intervalo de operación, velocidad umbral inicial, etc.).
Ciclón Sistema de baja presión. Los vientos superficiales fluyen en la dirección de las agujas del reloj alrededor de los ciclones en el hemisferio Sur.
Clases de estabilidad Pasquill-Gifford Las seis clases que caracterizan los diferentes niveles de estabilidad atmosférica usados para estimar los parámetros de dispersión horizontal y vertical que serán ingresados en la ecuación de distribución gausiana.
Conducción Proceso mediante el cual el calor se transfiere a través de la materia sin que se produzca la transferencia de la materia misma.
Constante solar Cantidad promedio de radiación recibida en un punto perpendicular a los rayos del sol, ubicado fuera de la atmósfera terrestre, en la distancia media entre la Tierra y el sol.
Convección Transferencia de calor producida por el movimiento masivo de un fluido tal como el aire o el agua.
Corriente a chorro Bandas estrechas de vientos de alta velocidad que generalmente se encuentran entre 7 y 12 km por encima de la Tierra. Estos vientos de gran altitud ayudan a dirigir los sistemas superficiales de clima.
Detector de temperatura por resistencia Tipo de sensor común de temperatura utilizado en programas de medición meteorológica in situ que opera sobre el principio de que la resistencia de ciertos metales (generalmente, platino o cobre) varía con la temperatura.
Doppler SODAR Sistema utilizado para la medición remota de variables meteorológicas en alturas que alcanzan varios metros sobre la superficie. Un SODAR transmite un fuerte pulso acústico a la atmósfera y capta la parte del pulso que se expande y regresa.
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Efecto invernadero Capacidad de la atmósfera (nubes, vapor de agua y en un menor grado, gases atmosféricos tales como dióxido de carbono) para absorber la radiación de onda más larga emitida por la Tierra. El efecto invernadero es un fenómeno que ocurre de manera natural y permite que la superficie terrestre se caliente más que lo que se calentaría en ausencia de la atmósfera. Algunos científicos creen que las crecientes emisiones de dióxido de carbono y metano provocadas por el hombre durante la combustión de combustibles fósiles incrementarán la magnitud del efecto invernadero, lo cual aumentará la temperatura en la atmósfera. Este fenómeno se conoce como calentamiento global.
Efecto de la isla calórica Domo de aire cálido que se forma en áreas urbanas debido a la presencia de edificios y superficies pavimentadas que continúan irradiando calor incluso después de la puesta del sol.
Elevación de la pluma Distancia desde la parte superior de la chimenea hasta la línea central horizontal de la pluma. La elevación de la pluma depende de las características de la chimenea y de los gases del efluente.
Espectro electromagnético Toda la variedad de radiación electromagnética, que incluye rayos x y gamma, de onda extremadamente corta, el espectro visible y ondas de radio muy largas.
Espiral de Ekman Cambio en la dirección del viento a altitudes diferentes dentro de la capa de fricción.
Estabilidad Característica de la atmósfera que impide el movimiento vertical del aire.
Estratosfera La segunda capa más baja de la atmósfera, que se inicia a una altitud de aproximadamente 12 km y termina a una altitud de aproximadamente 50 km. En la estratosfera se encuentra la capa de ozono, que protege a la Tierra de la radiación ultravioleta del sol.
Exactitud Monto en que una variable medida se desvía de un valor aceptado como válido o estándar.
Expansión en ascenso Condición que ocurre cuando una pluma se descarga a una atmósfera inestable por encima de una capa de inversión. La expansión en ascenso contribuye a la dispersión efectiva de contaminantes sin generar efectos notables en las concentraciones producidas en el nivel del terreno.
Flujo descendente aerodinámico Situación que ocurre cuando la pluma es arrastrada hacia abajo en un área de
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estela turbulenta creada cuando el aire se mueve sobre y alrededor de los edificios. Esto puede incrementar las concentraciones de contaminantes inmediatamente a sotavento de la fuente. (También denominado flujo descendente del edificio).
Flujo descendente del edificio Véase flujo descendente aerodinámico.
Flujo descendente de la chimenea Situación que ocurre cuando la pluma desciende por detrás de la chimenea. Generalmente, se produce cuando la razón entre la velocidad de salida del viento y la velocidad de este es pequeña, lo cual reduce la presión en la estela de la chimenea.
Frente Límite entre dos masas de aire con diferentes características de humedad y temperatura.
Frente estacionario Frente en el que las masas de aire no se mueven.
Frente ocluido Frente que se forma cuando un frente más frío desplaza a otro más cálido.
Fuerza de Coriolis Desviación aparente de aire que se observa desde la superficie de la Tierra, debido a la rotación de la Tierra sobre su eje. La fuerza de Coriolis causa una desviación del viento a la derecha en el hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio Sur. Es uno de los factores que determina la dirección del viento.
Fuerza del gradiente de presión La presión que equilibra la fuerza que tiende a mover el aire de la presión alta a la baja.
Fumigación Condición que ocurre cuando una pluma se libera justo debajo de una capa de inversión y los contaminantes son transportados rápidamente hacia el suelo.
Gradiente vertical Gradiente en el cual la temperatura del aire cambia con la altura. El verdadero gradiente vertical en la atmósfera es aproximadamente -6 a -7 °C/km.
Gradiente vertical adiabático húmedo Gradiente en el cual la temperatura de una porción de aire que contiene vapor de agua cambia con la altura por encima de su punto de rocío. A diferencia del gradiente vertical adiabático seco, el gradiente vertical adiabático húmedo no es constante pero depende de la temperatura y la presión.
Gradiente vertical adiabático seco Gradiente en el cual la temperatura de una porción de aire seco cambia con la
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altura. Porción de aire seco que se eleva en la atmósfera, se enfría en el gradiente de 9,8 °C/km y tiene un gradiente vertical adiabático seco de -9,8 °C/km.
Gradiente vertical ambiental Perfil real de temperatura del aire ambiental, generalmente considerado como una disminución en la temperatura con la altura (también se denomina gradiente ambiental prevalente o atmosférico).
Gradiente vertical subadiabático Gradiente vertical ambiental que cambia a una tasa menor que el gradiente vertical adiabático.
Gradiente vertical superadiabático Gradiente vertical ambiental que cambia a una tasa mayor que el gradiente vertical adiabático.
Inestabilidad Característica de la atmósfera que promueve el movimiento vertical del aire.
Inestabilidad condicional Característica de la atmósfera por la cual la capa inferior de aire se clasifica como estable y resiste el movimiento vertical del aire y una capa superior se clasifica como inestable y promueve el movimiento vertical del aire. La inestabilidad condicional ocurre cuando el gradiente vertical ambiental se enfría a una tasa menor que el gradiente vertical adiabático seco (capa estable) pero a una tasa mayor que el gradiente vertical adiabático húmedo (capa inestable).
Insolación Cantidad de radiación solar recibida en una hora y lugar específicos del sistema Tierra-atmósfera.
Inversión Véase inversión de la temperatura.
Inversión de la temperatura Condición atmosférica en que la temperatura se incrementa con la altitud.
Inversión frontal Inversión que generalmente está asociada con frentes fríos y cálidos. En el avance de cada frente, el aire cálido desplaza al frío y crea una inversión que generalmente se debe al movimiento horizontal de los frentes.
Inversión por advección Inversión basada en la superficie asociada con el flujo horizontal de aire cálido que se mueve encima de una superficie fría.
Inversión por radiación Es la forma más común de inversión superficial que ocurre con el enfriamiento acelerado de la superficie terrestre.
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Inversión por subsidencia Tipo de inversión elevada, casi siempre asociada con sistemas de alta presión cuando el aire desciende y se calienta sobre una capa de aire más frío.
Isobaras Líneas que conectan puntos de igual presión.
Masa de aire Volumen de aire relativamente homogéneo con respecto a la temperatura y a la humedad, que adquiere las características de la región donde se forma y viaja.
Mesosfera Es la tercera capa más baja de la atmósfera, que se inicia a una altitud de aproximadamente 50 km y termina a una altitud de aproximadamente 80 km por encima de la Tierra.
Meteorología Ciencia de la atmósfera.
Meteorología de la contaminación del aire Estudio de la forma como los procesos atmosféricos -tales como el viento y el intercambio de calor- afectan el destino de los contaminantes del aire.
Modelo de sondeo Modelo simple de calidad del aire que se usa para determinar si se requieren herramientas más complejas y refinadas. Los modelos de sondeo tienden a generar estimados conservadores de las concentraciones de contaminantes.
Modelo estadístico de calidad del aire Modelo de calidad del aire que depende de análisis estadísticos de datos empíricos para predecir el comportamiento de contaminantes. Los modelos estadísticos se usan cuando la información científica sobre procesos químicos o físicos de una fuente es incompleta o vaga.
Modelo físico Modelo que requiere el uso de un túnel de viento u otra instalación de modelos de fluidos. El modelo físico puede ser útil para estudiar situaciones complejas de flujo tales como condiciones de edificios, terreno o flujo descendente de la chimenea.
Modelo gausiano de calidad del aire Modelo de calidad del aire que usa la ecuación de distribución gausiana (basada en la distribución normal o acampanada) para estimar las concentraciones de contaminantes no reactivos para una fuente única.
Modelo numérico de calidad del aire Modelo de calidad del aire que usa ecuaciones matemáticas y algoritmos para formular los conceptos científicos básicos de los procesos físicos y químicos que ocurren en la atmósfera. Generalmente, se usan para modelar fuentes de área en ubicaciones urbanas que incluyen contaminantes reactivos.
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Neutral Característica de la atmósfera por la cual no se promueve ni se limita el movimiento vertical del aire.
Piranómetro Instrumento que mide la radiación directa y difusa en una superficie horizontal.
Pluma de abanico Tipo de pluma que ocurre en condiciones estables, a menudo en las primeras horas de la mañana durante una inversión por radiación. La pluma se puede extender a sotavento de la fuente por una distancia larga.
Pluma de cono Tipo de pluma característica de las condiciones atmosféricas neutrales o ligeramente estables. Es probable que ocurra en días nubosos o soleados entre la interrupción de una inversión y el desarrollo de condiciones diurnas inestables.
Pluma de espiral Tipo de pluma que ocurre en condiciones muy inestables y generalmente favorece la dispersión de contaminantes.
Porción de aire Cuerpo de aire relativamente bien definido que no se mezcla fácilmente con el aire circundante.
Potenciómetro Resistor variable que comúnmente se usa como un transductor de la dirección del viento. Cuando la dirección del viento cambia, el eje de la paleta del viento se mueve y hace que la resistencia del potenciómetro varíe.
Precipitación húmeda Remoción de contaminantes particulados del aire mediante precipitación.
Precipitación seca Remoción de contaminantes particulados del aire a través de la sedimentación gravitacional.
Radiación Energía que viaja en forma de ondas electromagnéticas desde una fuente, tal como el sol.
Radiómetro neto Sensor de radiación que sirve para medir la diferencia entre la radiación solar y la terrestre a través de una superficie horizontal.
Resolución En medición, los incrementos más pequeños que se pueden distinguir.
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Termistor Tipo de termómetro de cambio de la resistencia, hecho de una mezcla de óxidos metálicos fusionados entre sí.
Termopar Sensor termoeléctrico que funciona bajo el principio de que el flujo de corriente eléctrica entre dos metales diferentes depende de la temperatura.
Termosfera es la cuarta capa más alta de la atmósfera, que se inicia a una altitud de aproximadamente 80 km y termina a una altitud de aproximadamente 320 km por encima de la Tierra.
Topografía Características físicas de la superficie terrestre tales como terreno plano o presencia de montañas y valles. La topografía influye en la manera como la Tierra y su aire circundante se calientan, así como en la manera como fluye el aire.
Transductor de velocidad del viento Instrumento que se usa para convertir la tasa de rotación de las cubetas o hélices de un anemómetro a una señal eléctrica apropiada para el registro y/o procesamiento.
Transparencia Calidad de la atmósfera que se refiere a la cantidad de radiación que penetra en la atmósfera y llega a la superficie terrestre sin ser agotada.
Troposfera La capa más baja de la atmósfera, que representa cerca de tres cuartos de la masa de la atmósfera y brinda a la Tierra su clima. La troposfera es la capa más importante de la atmósfera con respecto a la contaminación del aire, ya que virtualmente toda esta contaminación es emitida dentro de la troposfera.
Vientos alisios Vientos constantes que soplan desde las zonas de calma (30° de latitud) hacia el ecuador. Debido a la fuerza de Coriolis, los vientos alisios soplan desde el noreste en el hemisferio norte y desde el sudeste en el hemisferio Sur.
Viento geostrófico Viento que sopla por encima de la capa límite planetaria, donde no influye la fricción. El viento geostrófico sopla paralelamente con las isobaras.
Viento prevalente Dirección predominante desde donde sopla el viento en una ubicación específica.
Visibilidad Distancia que un observador puede ver a lo largo de un horizonte.
Zonas de calma (horse latitudes) Nombre dado a las latitudes de 30° que data de la época en que los barcos
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viajaban al Nuevo Mundo y se encalmaban ahí, lo cual hacía que los alimentos y provisiones se volvieran escasos. De acuerdo con la leyenda, los tripulantes se comían a los caballos o éstos eran arrojados por la borda. A medida que el aire se hunde en esta región, el cielo se muestra despejado y los vientos superficiales son suaves y variables.
Zona de convergencia intertropical (ZCIT) Frontera cerca del ecuador donde los vientos alisios del noreste convergen con los vientos alisios del sudeste.
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GLOSARIO BÁSICO DE TÉRMINOS URBANOS
Actividades de la población
"Síntesis de todas las diversas acciones que los habitantes de una ciudad pueden realizar, tales como trabajar, recrearse, trasladarse, comerciar o hacer uso de servicios" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:27).
Aglomeración social "Concentración y articulación de elementos sociofísicos dentro de una unidad territorial" (Pliego, 1994: 13).
Alberca deportiva "Inmueble y conjunto de instalaciones destinados a la práctica formal de los deportes acuáticos como la natación en sus diversas modalidades, los clavados, waterpolo, buceo, nado sincronizado, entre otros, con fines competitivos y de espectáculo al público" (SEDESOL, 1999).
Andador "Patrón tipo parrilla donde la mayoría de lotes tienen acceso a través de un pasaje peatonal con playas de estacionamiento comunes" (Bazant, 2003:65).
Andador "Sendero por el que el usuario de una zona habitacional puede llegar a las zonas de servicio sin mezclarse o cruzarse con los vehículos" (Corral, 2001:65).
Asentamiento humano "Espacio o territorio en el que una comunidad humana se desarrolla a través de su historia" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:4).
Asentamiento rural "Sus habitantes se dedican fundamentalmente a actividades agropecuarias o primarias" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:4).
Asentamiento urbano "Predomina la industria o actividades secundarias y la prestación de servicios o actividades terciarias" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:4).
Calle "Es el resultado del crecimiento en superficie de una localidad después de haber rodeado densamente la plaza central con edificaciones. La calle organiza la distribución de terrenos y comunica cada una de las parcelas. Tiene un carácter más utilitario que l de la plaza y, dada su estructura, crea por sí sola un ambiente de tránsito y rapidez" (Bazant, 2003:84).
Calle "Espacio por el cual se traslada la población y también organiza y comunica los predios y edificios" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:27).
Capacidad vial "Cantidad de vehículos que pueden circular por hora en una vía sin provocar congestionamientos" (Corral, 2001:57).
Centro deportivo "Elemento constituido por un conjunto de canchas al descubierto con instalaciones complementarias y de apoyo, destinadas a la práctica organizada de los deportes, así como de espacios acondicionados para el esparcimiento de los niños" (SEDESOL, 1999).
Ciudad "Nivel más inmediato de la praxis social de las clases constituidas a partir de los sectores secundario y terciario de la sociedad capitalista: su ámbito de vida cotidiana" (Pliego, 1994:17).
Ciudad "Asentamiento de tipo urbano, integrado por una comunidad urbana y un medio físico en continua interacción" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:6).
Ciudad "La alta concentración de población en un lugar determinado, en donde la mayoría de esta se dedica a actividades no agrícolas, y que
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además posee el poder administrativo y es representativa del sistema económico, social y político" (Ducci, 2005:44).
Ciudad "Una ciudad es un espacio geográfico creado y transformado por el hombre, con alta concentración de población" (INEGI).
Ciudad "Las ciudades han sido denominadas como las más altas formas de organización social" (ONU, 2002).
Ciudad deportiva "Conjunto de gran extensión de terreno, constituido por instalaciones deportivas a cubierto y descubierto, destinadas principalmente a la práctica organizada del deporte y a realizar competencias deportivas; así como por áreas adecuadas para la recreación de los niños" (SEDESOL, 1999).
Clase social "La situación de poder que presenta un grupo social como resultado del nivel de gestión que tiene respecto de la producción y circulación de los bienes y servicios sociales; dicha situación genera oportunidades desiguales para apropiarse de la riqueza material y cultural" (Pliego, 1994:18).
Coeficiente de eficiencia "Número de personas que una unidad de servicio de cualquier tipo puede atender eficientemente" (Corral, 2001:98).
Coeficiente de uso "Indica el tamaño mínimo de población que necesita tener un desarrollo para instalar en él una unidad de servicio determinada" (Corral, 2001:98).
Comunicación "Medios que utiliza la población para desplazarse dentro de la ciudad, siendo la vialidad y el transporte" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:27).
Economía urbana "Aplicación de la ciencia económica al estudio de la ciudad, a la que ve como vasto mercado de producción y consumo, como un sistema organizado económicamente" (Ducci, 2005:77).
Equipamiento urbano "Sistema de elementos que permiten la reproducción ampliada de la fuerza de trabajo" (Oseas y Mercado, 2004:73).
Equipamiento urbano "Conjunto de edificios y espacios destinados a dar servicios especializados a la población, o donde se realizan actividades comunitarias, clasificándose en: • Educacional • Salud • Comerciales • Culturales • Recreativos • Deportivos • De comunicaciones • De transporte • Municipal" (Ducci, 2005:61).
Equipamiento urbano "Edificios y áreas libres que prestan servicios significativos a la población, clasificados en • Educación • Salud • Recreación • Abastos • Servicios" (Corral, 2001:18).
Espacio abierto urbano "Espacio que se encuentra entre edificios y que por lo tanto está contenido por el piso y las fachadas de los edificios que lo limitan. Se clasifica en tres tipos básicos: la calle, la plaza y el parque" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:28).
Espacios adaptados "Todos aquellos espacios en donde se realizan las actividades de la población. Estos son abiertos (calles, plazas, parques, etc.) o cerrados (viviendas, industrias y equipamiento)" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:27).
Estructura urbana "Una aglomeración social, cuya especificidad reside en ser el nivel más inmediato de la praxis social de las clases constituidas a partir de los sectores secundario y terciario de la sociedad industrial: su ámbito de vida cotidiana" (Pliego, 1994: 13).
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Fraccionamientos "Subdivisión de un terreno en lotes o parcelas con características de dimensiones y uso específico, de acuerdo con las normas legales vigentes, en la cual el fraccionador es responsable de prever, proveer o donar al municipio o a la comunidad las vías públicas y los espacios requeridos por los servicios de equipamiento urbano, así como de ejecutar las obras necesarias para el saneamiento y las instalaciones o servicios públicos municipales de infraestructura" (Corral, 2001:85 citando al glosario de términos urbanísticos).
Geoestadística "La geoestadística ofrece una manera de describir la continuidad espacial, que es un rasgo distintivo esencial de muchos fenómenos naturales, y proporciona adaptaciones de las técnicas clásicas de regresión para tomar ventajas de esta continuidad" (Iturbe, 2009, citando a Isaaks y Srivastava, 1989).
Geoestadística "Rama de la estadística que trata fenómenos espaciales" (Iturbe, 2009, citando a Journel y Huijbregts, 1978).
Gimnasio deportivo "Espacio a cubierto con un conjunto de instalaciones donde se realizan actividades deportivas principalmente, como son: basquetbol, volibol, gimnasia de piso y con aparatos, pesas, boxeo, entre otras" (SEDESOL, 1999).
Habitación "Se puede clasificar en residencial, media y popular, de acuerdo con el estrato socioeconómico que la ocupa, o en unifamiliar, dúplex o multifamiliar, según el número de familias que ocupen cada unidad" (Ducci, 2005: 60).
Imagen urbana "Impresión que la gente tiene acerca de su ciudad, debido a olores, memoria, símbolos, experiencias, costumbres, etc., que afectan a cada persona de acuerdo a sus condiciones particulares" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:27).
Incompatibilidad de usos del suelo
"Usos que hacen daño entre sí, debido a su proximidad o por los efectos negativos que se producen" (Corral, 2001:51).
Inmuebles para espectáculos deportivos
"Inmuebles constituidos por grandes instalaciones donde se desarrollan eventos deportivos de diversos tipos, como espectáculo organizado para la recreación y esparcimiento de la población en general; dentro de estas instalaciones se encuentran los estadios de futbol, beisbol, tenis, frontón, plazas de toros, lienzos charros, arenas de box y lucha, pistas de patinaje, hipódromos, galgódromos, autódromos, entre otros" (SEDESOL, 1999).
Intensidad de uso del suelo
"Relación existente entre la superficie contruida dentro de un predio y la superficie del mismo" (Oseas y Mercado, 2004:59).
Intersección "Espacio donde se unen o cruzan dos o más vías terrestres. Se clasifican en intersecciones a nivel y a desnivel" (Corral, 2001:69).
Jardín vecinal "Espacio abierto y arbolado de servicio vecinal, destinado al paseo, descanso y convivencia de la población; por su proximidad con las zonas de vivienda, generalmente cuenta con andadores y lugares de descanso, juegos y recreación infantil, kiosco, fuente de sodas, sanitarios y áreas verdes" (SEDESOL, 1999).
Jerarquía Vial "Es la clasificación de las diferentes vías dentro de la trama vial de la ciudad, según su importancia" (Corral, 2001:57).
Juegos infantiles "Superficie acondicionada y delimitada para la recreación infantil; plana o con desniveles generalmente integrada con áreas de juegos y plazas, andadores áreas de descanso y áreas verdes, adecuadas a las edades de la población infantil usuaria" (SEDESOL, 1999).
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Lotificación "Acción y efecto de dividir un terreno en lotes o parcelas pequeñas" (Corral, 2001).
Marginalidad ecológico-urbana
"Exclusión de beneficios que, teóricamente proporciona la ciudad. Se manifiesta por la carencia de servicios, por una vivienda inadecuada, por malas condiciones del entorno físico y por dificultad de acceso a otras zonas de la ciudad" (Ducci, 2005:74).
Módulo deportivo "Superficie acondicionada para la práctica organizada o libre de uno o más deportes en canchas e instalaciones complementarias y de apoyo, delimitando estos espacios y canchas con las dimensiones reglamentarias de cada deporte, y acondicionándolas con las instalaciones y aditamentos propios de las disciplinas deportivas que la integran" (SEDESOL, 1999).
Parque "Espacio urbano en el que predominan los elementos naturales: árboles, plantas, pastos, etc. ES decir, son zonas en que predominan las áreas naturales sobre lo construido" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:31).
Parque de barrio "Espacio abierto arbolado destinado al libre acceso de la población en general para disfrutar del paseo, descanso y recreación. Su localización corresponde a los centros de barrio, preferentemente vinculado con las zonas habitacionales" (SEDESOL, 1999).
Parque urbano "Área verde al aire libre que por su gran extensión cuenta con áreas diferenciadas unas con otras por actividades específicas, y que por éstas características particulares, ofrece mayores posibilidades para paseo, descanso, recreación y convivencia a la población en general" (SEDESOL, 1999).
Plaza "Resulta de la agrupación de casas alrededor de un espacio libre. Dicha disposición permite que los residentes de las edificaciones colindantes tengan acceso directo al espacio exterior, y que éste aún permanezca accesible para el resto de la población" (Bazant, 2003:83).
Plaza "Resultado de la agrupación de casas alrededor de un espacio libre, o del ensanchamiento de una sección o parte de una calle; es un espacio para reunirse o recreación" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:30).
Plaza cívica "Espacio abierto destinado a la reunión de la población para participar en eventos de interés colectivo de carácter cívico, cultural, recreativo, político y social entre otros, generalmente se localiza en el centro de la localidad, en relación directa con los edificios de gobierno y de la administración pública, así como en centros o núcleos de servicios a escala de sectores y barrios urbanos" (SEDESOL, 1999).
Porcentaje de población atendida
"Porcentaje de la población total de un desarrollo que necesita contar con cualquiera de los servicios en particular" (Corral, 2001:98).
Postes "Los postes más comúnmente usados en el alumbrado público son: • Punta de poste: la luminaria se encuentra en la parte superior del poste. • Látigo: es un poste curvo y su extensión de base se prolonga como brazo en cuya punta se encuentra la luminaria. • Poste tipo “T”: poste en cuya parte superior se encuentran dos brazos, cada uno con su luminaria. • Poste múltiple: se encuentran en su parte superior varios brazos, cada uno con una luminaria. • Lateral sin brazo (o adosado): Poste en cuyo extremo superior tiene una luminaria colocada sobre un lado. • Lateral con brazo (o tipo bandera): Poste en cuyo extremo superior tiene un brazo, en donde está colocada la luminaria." (Bazant, 2003:325).
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Privada o cluster "Se refiere a que las calles sean sólo de tránsito local, exclusivamente para el uso de las familias que ahí residen, dándole cierta privacidad a la calle" (Bazant, 2003:67).
Radio de giro "Distancia mínima que un vehículo requiere para dar vuelta" (Corral, 2001:66).
Radio de influencia "Indica la distancia máxima estimada hasta la cual tiene influencia una unidad de servicio o visto de otra forma, se refiere a la distancia máxima desde donde puede acudir la población a una unidad específica de servicio. La determinación del radio de influencia se basa en que los recorridos que realice el usuario para utilizar el servicio no sean excesivos" (Corral, 2001:98).
Redes "Conjunto de instalaciones que abastecen los edificios y las actividades; y desalojan los desechos, haciendo posible el funcionamiento de la ciudad (red de agua potable, drenaje, electricidad, etc.)" (Schjetnan, Calvillo y Peniche, 1997:27).
Sala de cine "Inmueble destinado para la proyección de películas, en el que se llevan a cabo varias funciones al día con el fin de ofrecer a la población en general un espectáculo de carácter recreativo; normalmente es operado por el sector privado" (SEDESOL, 1999).
Salón deportivo "Inmueble e instalaciones destinados esencialmente a la práctica libre u organizada de diversos deportes y juegos de salón como son: futbol, patinaje, boliche, billar, ping pong, ajedrez y dominó, entre otros, los cuales pueden ser operados en forma independiente o agrupados" (SEDESOL, 1999).
Supermanzana(SM) "Se caracteriza por el sembrado de edificios, conformando plazas que se repiten. No hay control de accesos y los estacionamientos son comunes y adosados a la calle perimetral; la circulación interior es a través de andadores y las trayectorias son abiertas. Las relaciones sociales no florecen porque los espacios interiores son de dominio público" (Bazant, 2003:68).
Terreno comunal "Tierras de copropiedad en donde se disfruta de tierras, aguas y bosques que les pertenezcan o que les hayan restituido" (Bazant, 2003:131).
Terreno ejidal "Cuando se encuentran legalmente establecidos en copropiedad varias fracciones de terreno o varios propietarios registrados ante la Secretaría de la Reforma Agraria, con carácter de inalienable" (Bazant, 2003:131).
Terreno privado "Cuando existen escrituras legalmente registradas a favor de un propietario que usufructúa el predio con absoluta libertad" (Bazant, 2003:131).
Terreno público "Tierras de uso común. Propiedad de la nación, bienes de dominio público de la federación" (Bazant, 2003:131).
Tipos de uso del suelo "Se clasifican los usos del suelo de la siguiente manera: • Uso residencial y sus derivados: unifamiliar, dos familias, grupos de familias, multifamiliar, turistas en tráiler park o camping, hoteles, moteles. • Uso negocios, comercial y derivados: locales de oficinas y bancos, negocios en general, negocios especializados y recreación como teatros, cines, centros sociales, culturales. • Uso industrial y derivados: industria ligera, de transformación y pesada. • Vialidad: Vía rápida, primaria, secundaria, local, andadores. • Usos públicos y derivados: parques, escuelas públicas, edificios públicos o institucionales. • Semipúblicos y derivados: iglesias, edificios
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semipúblicos, cementerios. • Uso agrícola y derivados: Tierra fértil agrícola o de usos agropecuarios. • Zona de reserva: para urbanización futura o para reserva ecológica. • Zonas recreativas: campos de juego, estadios, albercas, autódromos, hipódromos, etc." (Bazant, 2003:156).
Unidad deportiva "Espacio conformado por un conjunto de instalaciones deportivas a cubierto y descubierto, destinadas principalmente a la práctica organizada del deporte y a la realización de competencias deportivas; así como el esparcimiento en espacios acondicionados exprofeso para los niños" (SEDESOL, 1999).
Urbanismo "Es el estudio y planeación de las ciudades y de las regiones donde éstas se asientan" (Ducci, 2005:9).
Urbanización "Crecimiento de las ciudades en número y tamaño, de igual forma, añade que fue como resultado de la Revolución Industrial" (ONU, 2002).
Usos del suelo "Se refiere a la distribución geográfica espacial planificada de la ocupación del suelo para fines urbanos, como habitación, comercio, servicios comunitarios, vialidad y áreas libres" (Secretaría de Asentamientos Humanos y Obras Públicas, 1978, citada por Corral, 2001:49).
Usos del suelo condicionados (compatibles con restricción)
"Aquellos para cuya aprobación se requiere de la realización de estudios específicos por parte de las autoridades correspondientes" (Corral, 2001:51).
Usos del suelo expresamente prohibidos (incompatibles)
"Aquellos que muestran su incompatibilidad con otros usos, debido al grado de contaminación que producen, al deterioro que pueden ocasionar al medio urbano o porque ponen en peligro la vida y la salud de los habitantes y, por tanto, se prohíbe su ubicación" (Corral, 2001:51).
Usos del suelo permitidos (compatibles)
"Aquellos que debido a su compatibilidad, se establecen sin ninguna restricción" (Corral, 2001:51).
Vialidad Local "También conocida como calle local o de penetración, “es la vía destinada únicamente para el tránsito local de acceso a las viviendas" (Bazant, 2003:208).
Vialidad Local "Tiene como función conectar a los predios con la vialidad secundaria y permitir a su vez el acceso directo a las propiedades" (Corral, 2001:62).
Vialidad primaria "También se refiere a la “avenida primaria o principal que estructura funcionalmente a la ciudad, para permitir desplazamientos vehiculares y de transporte público de un extremo a otro" (Bazant, 2003:208).
Vialidad primaria "Está constituida fundamentalmente por las calzadas y avenidas principales de una ciudad" (Corral, 2001:58).
Vialidad secundaria "También conocida como vía secundaria o colectora, “se desprende de las avenidas primarias y su función es dar acceso al interior de los distritos residenciales, comerciales o industriales que conforman la ciudad" (Bazant, 2003:208).
Vialidad secundaria "Sirve al tránsito interno de una zona o distrito, la cual conecta con la vialidad primaria. Se usa normalmente para viajes de paso dentro de un distrito y para dar acceso a los predios" (Corral, 2001:61).
Vías de acceso "Es el circuito o eje urbano rápido que “intercomunica entre zonas
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controlado distantes de la ciudad" (Bazant, 2003:209).
Vías de acceso controlado
"Permiten la circulación de grandes volúmenes de vehículos a alta velocidad, y su utilización en la ciudad tiene por objeto solucionar el desplazamiento a grandes distancias" (Corral, 2001:57).
Vías peatonales "Corredores o calles exclusivas para el uso del peatón, y las banquetas y camellones se deben considerar como vialidad mixta" (Corral, 2001:65).
Zona "Espacio geográfico delimitado en función de características u objetivos específicos" (Secretaría de Asentamientos Humanos y Obras Públicas, 1978, citada por Corral, 2001:49).
Zona de mezcla "Longitud que necesita un vehículo para incorporarse a una vialidad, cambiar de carril y preparar su giro a izquierda o derecha" (Corral, 2001:69,70).
Zonificación "Parte de la zonificación de usos del suelo que limita a un espacio geográfico urbano" (Secretaría de Asentamientos Humanos y Obras Públicas, 1978, citada por Corral, 2001:49).
Área de ferias y exposiciones
"Elemento constituido por áreas cubiertas y descubiertas acondicionadas adecuadamente para la instalación de ferias regionales, en las que se realizan exposiciones ganaderas, agrícolas, comerciales, industriales, tecnológicas o del Sector Público, entre otras" (SEDESOL, 1999).
Área requerida "Indica la superficie aproximada de metros cuadrados que se requieren por cada 100 habitantes para cada servicio" (Corral, 2001:98).
Área total del suelo urbano
"Área total requerida para el desarrollo del fraccionamiento, como la habitación, los servicios de equipamiento urbano, la vialidad y las áreas libres, incluidas las donaciones" (Corral, 2001:98).
Áreas verdes "Se refiere a los parques y jardines que deben dosificarse en los fraccionamientos, área en la cual se incluyen los juegos de niños" (Corral, 2001:105).
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COSTO DE EQUIPAR COMPLETAMENTE UNA ÚNICA ESTACIÓN PARA
MONITOREAR EL AIRE AMBIENTAL SEGÚN NAAQSS DE EPA 2004
CONTAMINANTE TÉCNICA COSTO
SO2 Fluorescencia UV $ 9,167
NOx Quimio-luminiscencia $ 10,050
O3 Absorción UV $ 12,200
CO Correlación del Filtro de Gas
$ 8,900
PM-2.5 Radiación Beta $ 13,885
Calibrador Calibrador Multi-Puntual
$ 7,376
Estación Met Estación de Clima $ 8,050
Data Logger Data Logger $ 9,100
Visibilidad Cámara Digital $ 3,000
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COSTO TÍPICO DE VARIAS OPCIONES DE MONITOREO 2004
Muestreador TSP $ 1,650
Flujo de Masa TSP $ 2,600
PM-10 (Tiempo Integrado) $ 5,200
PM-10 (Tiempo Real) $ 10,500
PM-2.5 (Tiempo Integrado) $ 7,400
PM-2.5 (Tiempo Real) $ 15,500
Muestreador TSP Portátil $ 2,500
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ÍNDICE DE CALIDAD DEL AIRE EPA- EEUU
Descriptores Declaración de Precaución
Buena 0 – 50 No hay mensaje
Moderada
51 – 100
Personas inusualmente sensibles
Dañina a la Salud de los Grupos Sensitivos 101 – 150
Grupos identificables en riesgo – grupos diferentes para diferentes contaminantes
Dañina a la Salud
151 - 200
Público General en riesgo; grupos sensibles en riesgo alto
Muy Dañina a la Salud 201 - 300 Público general en riesgo alto; grupos sensibles en mayor riesgo
UMBRALES DEL AQI PARA EL OZONO
Categoría Descriptiva Número AQI Promedio para 8 Horas (ppm)
Buena 0 – 50 0 – 0.059
Moderada 51 – 100 0.06 – 0.075
Insalubre para Personas Sensibles 101 – 150 0.076 – 0.095
Insalubre 151 – 200 0.096 – 0.115
Muy Insalubre 201 – 300 0.116 – 0.374
Peligrosa 301 – 500 (indefinido)
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
159 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
SITIOS PROPUESTA DE RED DE MONITOREO
Distribución Espacial de los Patrones Superficiales de Ozono en el Medio Urbano del Distrito Central de Tegucigalpa- Comayagüela (Honduras)
160 Antonio Benjamín Carías Arias 2010
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