INSTITUTO NACIONAL DE ECOLOGÍA DIRECCIÓN GENERAL DE INVESTIGACIÓN SOBRE LA CONTAMINACIÓN URBANA REGIONAL Y GLOBAL DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN SOBRE LA CALIDAD DE AIRE Ma. Guadalupe Tzintzun Cervantes tzintzun@ine.gob.mx

“CALIDAD DEL AIRE Y RED DE MONITOREO AMBIENTAL” TALLER DE “CALIDAD DEL AIRE Y RED DE MONITOREO AMBIENTAL” Presentación y Divulgación de Reportes Bógota-Colombia

Competencia de los órdenes de gobierno FEDERACIÓN Elaboración de normas y programas de prevención y control en zonas o fuentes de competencia federal; apoyo a otros órdenes de gobierno. ESTADOS Prevención y control de la contaminación generada por todas las fuentes salvo aquellas de competencia federal. MUNICIPIOS Aplicación de disposiciones para prevención y control de la contaminación generada por establecimientos mercantiles y de servicios, así como de fuentes móviles que no sean de competencia federal; monitoreo de la calidad del aire. Fuente: Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente.

Normatividad Federal para la Calidad del Aire Objetivo: proteger la salud y los ecosistemas Se regula la calidad del aire de las cuencas atmosféricas, estableciendo límites diferentes para zonas críticas y para el resto del país. Se establecen plazos de cumplimiento para la adecuación de los procesos normados. Se promueve el mejoramiento de la calidad de los combustibles. Número de Normas Oficiales Mexicanas vigentes Contaminantes normados Compuestos de azufre 6 normas Óxidos de nitrógeno 6 normas Partículas suspendidas 8 normas Compuestos orgánicos volátiles 10 normas Monóxido de carbono 6 normas Industria 13 Vehículos 10 Sistemas de monitoreo 5 Combustibles 2 Fuente: Dirección General de Gestión e Información Ambiental, INE.

Programas de calidad del aire [Proaires] Coordinación de los tres órdenes de gobierno para impulsar los Proaires de la ZM del Valle de México de la ZM de Guadalajara de la ZM de Monterrey de la ZM del Valle de Toluca de Ciudad Juárez de Mexicali de Tijuana Medidas de tipo general: Mejoramiento del transporte público y la vialidad Mejoramiento de la calidad de los combustibles Ordenamiento urbano Modernización del parque vehicular Programa de contingencias ambientales Verificación vehicular Normas más estrictas Inspección industrial Educación Reforestación y pavimentación en zonas críticas

Programas de Calidad del Aire

Tipos de contaminantes atmosféricos Contaminantes Primarios: emitidos en forma directa por la combustión y procesos industriales, los vehículos automotores, así como por la erosión, incendios y otros fenómenos naturales: partículas suspendidas plomo monóxido de carbono óxidos de azufre óxidos de nitrógeno hidrocarburos Contaminantes Secundarios: producidos en la atmósfera como resultado de reacciones (generalmente fotoquímicas) entre contaminantes primarios: ozono peroxiacetil-nitrato hidrocarburos sulfatos nitratos ácido sulfúrico

Compuestos que se emiten a la atmósfera considerados dañinos a la salud humana Compuesto: Origen: Compuestos Orgánicos Volátiles combustión, evaporación y emisiones (COV’s) fugitivas Monóxido de Carbono vehículos automotores Partículas suspendidas (PM10) natural, reacciones fotoquímicas, combustión Bióxido de Azufre natural o combustión de materiales y combustibles Oxidos de Nitrógeno combustión

Compuestos que se emiten a la atmósferaconsiderados dañinos a la salud humana Compuesto: Origen: Plomo combustión de compuestos y procesos industriales Benceno emisiones vehiculares, vapores de gasolina, humo de cigarro Folmaldehído vehículos automotores o reacciones fotoquímicas en la atmósfera Hidrocarburos aromáticos policíclicos combustión incompleta de madera o (HAP’s) combustible fósil, vehículos a diesel

Efectos de los contaminantes en la salud (I) Contaminante Efectos principales Ozono (O3) Irritación de los ojos y del tracto respiratorio. Se agravan e incrementan las enfermedades respiratorias y cardiovasculares. Bióxido de Irritación de los ojos y broncoconstricción del tracto respiratorio. azufre (SO2) Se reducen las funciones pulmonares y se agravan las enfermedades respiratorias. En combinación con partículas suspendidas aumenta la tasa de mortalidad. Bióxido de Irritación de los pulmones. Se agravan las enfermedades nitrógeno (NO2) respiratorias y cardiovasculares. Fuente: Semarnap, SSA, DDF, Gobierno del Estado de México (1996) Programa para Mejorar la Calidad del Aire en el Valle de México, 1995-2000, México.

Efectos de los contaminantes en la salud (II) Contaminante Efectos principales Partículas Irritación de los ojos y del tracto respiratorio. Su acumulación suspendidas en los pulmones origina enfermedades como silicosis. Se (PM10 y PM2.5) agravan las enfermedades respiratorias y cardiovasculares. Algunas partículas contienen sustancias tóxicas. Monóxido de Impide la transferencia del oxígeno en la sangre, lo que puede carbono (CO) provocar transtornos funcionales cardiacos, respiratorios y cerebrales. Plomo (Pb) Se acumula en los órganos del cuerpo. Puede causar anemia, lesionar los riñones y el sistema nervioso central. A los niños puede causarles deterioro en su desarrollo mental y neurosensorial. Fuente: Semarnap, SSA, DDF, Gobierno del Estado de México (1996) Programa para Mejorar la Calidad del Aire en el Valle de México, 1995-2000, México.

Reportes y periodicidad sobre la Calidad del Aire ¿Por qué informar? ¿A quién informar? ¿Cómo informar? ¿Cada cuando informar?

¡ Calidad, cantidad y consistencia de los datos !

Reportes y periodicidad sobre la Calidad del Aire Folletos con información básica sobre contaminantes y sus efectos Reportes diarios (Indice de calidad del Aire, Internet) Reportes Bimestrales (Indice de Calidad del Aire, Concentraciones) Reportes Anuales (Indice de Calidad del Aire, Concentraciones) Almanaques (Indice de Calidad del Aire, cuatro años de información)

Folleto el Ozono y su salud

Folleto el Ozono y su salud

Reportes Bimestrales

Ejemplo de Reportes Bimestrales

Ejemplo de Reportes Bimestrales

Ejemplo de Reportes Bimestrales

Ejemplo de Reportes Bimestrales

Ejemplo de Reportes Bimestrales

Informes anuales sobre la Calidad del Aire en Ciudades Mexicanas

Almanaque de Datos y Tendencias de la Calidad del Aire en Ciudades Mexicanas

Algunas ciudades de México con monitoreo de la calidad del aire DIMENSIÓN DEL PROBLEMA En 14 ciudades se monitorea la calidad del aire: Población: 27.1 millones de habitantes. Parque vehicular: 5.5 millones. En 10 ciudades se identifican problemas persistentes de calidad del aire. Mexicali 500 238 Tijuana 950 307 Cd. Juárez 1,000 367 Cananea 30 n.d.* Nacozari 20 n.d.* Monterrey 2,600 645 Aguascalientes 860 150 San Luis Potosí 700 140 Guadalajara 3,100 638 Querétaro 1,200 121 Manzanillo 90 15 Coatzacoalcos 500 58 Ciudad Miles de habitantes Miles de vehículos ZMVM 15,400 2,720 Toluca 1,000 225 * Información no disponible Fuente: INE-CENICA-JICA (1998), Segundo Informe sobre la Calidad del Aire en Ciudades Mexicanas-1997, México. DGGIA, INE; más cifras de Conapo, 1997.

Fuente principal de contaminación y tipo de emisión Reacciones fotoquímicas Ozono a partir de emisiones de HC y NOx FUENTE DE CONTAMINACIÓN TIPO DE CONTAMINANTE Transporte Bióxido de azufre (SO2) Óxidos de nitrógeno (NOx) Hidrocarburos (HC) Partículas suspendidas (PM10, PM2.5) Industrias y servicios Bióxido de azufre (SO2) Óxidos de nitrógeno (NOx) Hidrocarburos (HC) Partículas suspendidas (PM10, PM2.5) Suelos, vegetación, etc. Partículas suspendidas (PM10, PM2.5) Hidrocarburos (HC) Fuente: Dirección General de Gestión e Información Ambiental, INE.

Unidades de uso común en Calidad del Aire ppm Para determinar la concentración en volumen de una sustancia, se divide este en un millón de partes iguales. Unidad muy utilizada para referirse a concentraciones muy pequeñas de gases en la atmósfera. ppb Para determinar la concentración en volumen de una sustancia, se divide este en un billón de partes iguales. Unidad muy utilizada para referirse a concentraciones muy pequeñas de gases en la atmósfera. g/m3 Es la representación de la concentración de una sustancia en peso, que corresponde a la millonésima de gramo del peso total entre un unidad de volumen (metro cúbico).

Valores normados para los contaminantes del aire en México Valores límite Normas Oficiales Mexicanas Exposición aguda Exposición crónica Concentración y tiempo promedio Frecuencia máxima aceptable (Para protección de la salud de la población susceptible) Ozono (O3) 0.11 ppm (1 hora) (216 g/m3) 1 vez cada 3 años - NOM-020-SSA1-1993 Monóxido de carbono (CO) 11 ppm (8 horas) (12595 g/m3) 1 vez al año NOM-021-SSA1-1993 Bióxido de azufre (SO2) 0.13 ppm (24 horas) (341 g/m3) 0.03 ppm (media aritmética anual) NOM-022-SSA1-1993 Bióxido de nitrógeno (NO2) 0.21 ppm (1 hora) (395 g/m3) NOM-023-SSA1-1993 Partículas suspendidas totales (PST) 260 g/m3 (24 Horas) 75 g/m3 (media aritmética anual) NOM-024-SSA1-1993 Partículas con diámetro menor a 10 µm (PM10) 150 g/m3 (24 Horas) 50 g/m3 (media aritmética anual) NOM-025-SSA1-1993 Plomo (Pb) 1.5 g/m3 (promedio aritmético en 3 meses) NOM-026-SSA1-1993 Fuente: Diario Oficial de la Federación del 23 de diciembre de 1994.

Indice de la Calidad del Aire (IMECA) Los índices de calidad del aire son parámetros indicativos de fácil entendimiento para la población. De esta manera, el IMECA (Índice Metropolitano de Calidad del Aire) tiene como objetivo informar a la población de los niveles de contaminación atmosférica y sus efectos a la salud. El Indice: Es de fácil comprensión Es consistente con los niveles de contaminación percibidos por la población Tiene una base científica Es confiable

Indice de calidad del aire Correspondencia entre concentración de contaminantes y valores IMECA IMECA CALIDAD DEL AIRE PST (24 hr) µg/m3 PM10 (24 hr) µg/m3 SO2 (24 hr) µg/m3 NO2 (1 hr) ppm CO (8 hr) ppm O3 (1 hr) ppm 0 -100 Satisfactoria 260 150 0.13 0.21 11 0.11 100-200 No satisfactoria 546 350 0.35 0.66 22 0.23 200-300 Mala 627 420 0.56 1.10 31 300-500 Muy mala 1,000 600 1.00 2.00 50 0.60 Fuente: INE-CENICA (1997) Primer Informe sobre la calidad del aire en ciudades mexicanas-1996, México.

Puntos de quiebre del IMECA

Algoritmo para el cálculo del IMECA

Ejemplo del contenido del Almanaque de Datos y Tendencias de la Calidad del Aire en Ciudades Mexicanas

Presentación n el Almanaque de Datos y Tendencias de la Calidad del Aire en Ciudades Mexicanas se muestra el comportamiento histórico de los contaminantes criterio medidos en las redes de monitoreo atmosférico de las zonas metropolitanas: del Valle de México (ZMVM) de Guadalajara (ZMG) de Monterrey (ZMM) del Valle de Toluca (ZMVT) de Ciudad Juárez. E

Objetivo principal de la publicación Poner a la disposición de: autoridades, investigadores, grupos ambientalistas y público en general estadísticas básicas y tendencias de la calidad del aire de las cinco ciudades ya mencionadas, que por su: densidad poblacional parque vehicular parque industrial entre otros factores presentan problemas importantes de contaminación atmosférica.

Preparación del almanaque Base de datos Preparación del almanaque CD en formato DBF CD en formato XLS

Dependencias que proporcionaron al INE las bases de datos horarias Dirección General de Prevención y Control de la Contaminación de la Secretaría de Medio Ambiente del Gobierno del Distrito Federal. Página en Internet: www.sma.df.gob.mx. Comisión Estatal de Ecología del Gobierno del Estado de Jalisco.Página en Internet: www.coese.gob.mx. Subsecretaria de Ecología de la Secretaría de Desarrollo Urbano y Obras Públicas del Gobierno de Nuevo León. Página en Internet: www.nl.gob.mx/dep/sduop/sima/sima.htm. Secretaría de Ecología del Gobierno del Estado de México. Página en Internet: www.edomex.gob.mx/se/zmvt.htm. Dirección General de Ecología y Protección Civil del Municipio de Juárez, Chihuahua. Página en Internet: www.juarez.gob.mx.

Criterios de validación Valores mínimos detectables por los monitores de medición para cada uno de los contaminantes criterio Identificación de datos con banderas que de origen son etiquetados por los responsables de las redes de monitoreo Identificación de los valores que presentan un comportamiento anómalo (análisis exploratorio de los datos)

Metodología Identificación del número de horas con información válida Calculo de los Promedios móviles de 8 horas para CO*. Calculo de Promedios móviles de 24 horas para SO2 y PM10*. Calculo del Máximo Diario**(O3 y NO2 a partir del las concentraciones horarias y CO, SO2 y PM10 a partir de los promedios móviles). *Los promedios móviles se obtuvieron si se contó con al menos el 75% de los registros horarios necesarios para su calculo. **El máximo Diario se obtuvo si se contó con al menos el 50% de las concentraciones horarias

Resultados obtenidos a partir de las Concentraciones horarias por estación de monitoreo por Ciudad Para ozono y NO2, porcentaje y número de horas que se excede la norma de calidad del aire Concentración promedio por hora Concentración máxima por hora Promedio mensual Máximo mensual Promedio anual Número de días con al menos 1, 2, 3,…,10 horas con excedencias a la norma de ozono

Estadísticas Descriptivas obtenidas a partir de las Concentraciones Máximas diarias por estación de monitoreo Promedio Promedio aritmético (PM10) Mediana Desviación estándar Mínimo Máximo Segundo máximo* Percentiles 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95 y 98 Número de días con datos. Porcentaje y número de días en que se excedieron diferentes umbrales para cada contaminante. * Para CO, PM10 y SO2 se obtuvo sin traslape de la información de los promedios móviles de 8 o 24 horas

Estaciones de monitoreo por ciudad por contaminante Número de Analizadores Total PM10 SO CO NO2 O estaciones 2 3 ZMVM 32 16 26 25 19 20 ZMM 5 5 5 5 5 5 ZMG 8 8 8 8 8 8 ZMVT 7 7 7 4 7 7 Cd. Juárez 5 5 - 3 - 3

Ejemplo de los resultados obtenidos para ozono en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM)

El Valle de México La Ciudad de México ha sido el centro económico y político del país durante más de 600 años

El Valle de México A través de los siglos, la actividad humana transformó al Valle de México

En esta área se produce el 36% del Producto Interno Bruto de México El Valle de México Actualmente, la Zona Metropolitana de la Ciudad de México es una de las más grandes Megaciudades 17 millones de habitantes, más de 3.5 millones de vehículos automotores y 30 mil industrias. En esta área se produce el 36% del Producto Interno Bruto de México

Factores que influyen en la calidad del aire en un día determinado El volumen de emisiones contaminantes del día La cantidad y calidad de combustibles consumidos Las tecnologías de combustión y control de emisiones Las condiciones meteorológicas del día Radiación solar (grado de nubosidad) Temperatura máxima Humedad relativa y precipitación Dirección y velocidad del viento Intensidad de la inversión térmica La acumulación de contaminantes del día anterior e.g. Partículas finas y precursores de ozono La llegada de contaminantes desde otras áreas e.g. Partículas finas generadas por incendios forestales

Condiciones Meteorológicas de la ZMVM El ZMVM posee una serie de características fisiográficas y climáticas únicas que contribuyen de manera determinante en la severidad de los problemas de contaminación de la ciudad. Se encuentra a una altura de 2 mil 240 msnm, por lo que el contenido de oxigeno es 23% menor. Está rodeado de montañas. Se localiza dentro de la región central del país, por lo cual está sujeto también a la influencia de sistemas anticiclónicos. Presenta con frecuencia inversiones térmicas que provocan el estancamiento de los contaminantes. Recibe una abundante radiación solar debido a su latitud de 19ºN, lo que hace que su atmósfera sea altamente fotorreactiva. En presencia de la luz solar, los HC Y NOx reaccionan fácilmente para formar ozono y otros oxidantes.

Características Fisiográficas y Meteorológicas de la ZMVM ANTICICLÓN SISTEMA DE ALTA PRESIÓN RADIACIÓN SOLAR CAPA DE INVERSION TÉRMICA NOx HC O3 2240 METROS SOBRE EL NIVEL DEL MAR

Distribución de la Red Automática de Monitoreo Atmosférico de la ZMVM TLA LPR XAL TAC LAG MER CE NO NE CUA PED UIZ CES TAX SE SO NET TAH SUR TPN PLA HAN MIN BJU CHA LVI ARA SAG LLA VIF TLI ATI CUI VAL EAC AZC IMP

Distribución de la Red Manual de Monitoreo Atmosférico de la ZMVM TLA LPR XAL SHA MCM MER CE NO NE LOM PED UIZ CES SE SO NTS XCH

Parámetros contaminantes y meteorológicos, simbología y unidad de medición

Distribución de Análizadores en la Red Automática de Monitoreo Atmosférico de la ZMVM

Porcentaje y número de horas en que se se excedió la norma de ozono Porcentaje y número de horas en que se se excedió la norma de ozono* por estación de monitoreo y por año en la ZMVM *La norma de ozono es igual a 0.11ppm en una hora ND: Información no disponible **Promedio de los porcentajes de las estaciones TLA, XAL, MER, PED y CES

Porcentaje y número de horas en que se se excedió la norma de ozono Porcentaje y número de horas en que se se excedió la norma de ozono* en cinco estaciones de monitoreo en la ZMVM *La norma de ozono es igual a 0.11ppm en una hora

Concentración promedio por hora en cinco estaciones de monitoreo en la ZMVM Tlalnepantla (TLA) Xalostoc (XAL) Merced (MER) Pedregal (PED) Cerro de la Estrella (CES)

Promedio mensual* de las concentraciones horarias de ozono en cinco estaciones de monitoreo en la ZMVM * Promedio de los promedios mensuales de 1988 al 2000

Promedio anual de las concentraciones horarias de ozono en la ZMVM ND: Información no disponible *Promedio de los promedios anuales de 1993 a 2000

Promedio anual de las concentraciones horarias de ozono en cinco estaciones de monitoreo en la ZMVM

Estadísticas descriptivas de las concentraciones (ppm) máximas diarias de ozono de cinco estaciones de monitoreo* en la ZMVM *Máximo diario de Tlalnepantla (TLA), Xalostoc (XAL), Merced (MER), Pedregal (PED) y Cerro de la Estrella

Tendencia histórica de los máximos diarios de ozono de cinco estaciones de monitoreo* en la ZMVM *Máximo diario de Tlalnepantla (TLA), Xalostoc (XAL), Merced (MER), Pedregal (PED) y Cerro de la Estrella

Concentración promedio por hora en cinco estaciones de monitoreo en la ZMVM Merced (MER) Tlalnepantla (TLA) Xalostoc (XAL) mínimo promedio 2ºmáximo máximo Pedregal (PED) Cerro de la Estrella (CES)

Porcentaje y número de días en que se excedió la norma de ozono Porcentaje y número de días en que se excedió la norma de ozono* por mes y por año de cinco estaciones de monitoreo** en la ZMVM *La norma de ozono es igual a 0.11ppm en una hora **Tlalnepantla (TLA), Xalostoc (XAL), Merced (MER), Pedregal (PED) y Cerro de la Estrella

Porcentaje de días con concentraciones mayores a 0.11, 0.17, 0.23, 0.29 y 0.35 ppm de ozono (100, 150, 200, 250 y 300 puntos IMECA, respectivamente) de cinco estaciones de monitoreo* en la ZMVM *Tlalnepantla (TLA), Xalostoc (XAL), Merced (MER), Pedregal (PED) y Cerro de la Estrella