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2. Correlación entre variables meteorológicas y de contaminación atmosférica en
la zona norte de la Ciudad de México
3. Resumen
En el presente proyecto se realiza un análisis con las diferentes variables de
contaminantes criterio proporcionadas por las estaciones meteorológicas de
Camarones y La Presa, para buscar posibles correlaciones que nos permitan obtener
un panorama real de los contaminantes que afectan la calidad del aire en nuestra zona
de estudio, que es el CCH Vallejo. Este estudio se realizó con los datos obtenidos en el
año 2018, mediante el método estadístico de correlaciones de Pearson, cuyos
resultados señalaron al ozono y sus precursores como los contaminantes de mayor
impacto, ya que presentaron correlaciones con diversas variables meteorológicas, que
propician su producción y concentración en la troposfera, son estos resultados los que
permiten la elaboración de predicciones. Lo cual nos lleva a concluir, que es de suma
importancia tener un seguimiento y un control respecto a las emisiones de los
precursores del ozono, así como de este mismo, pues en cantidades excesivas, este
trae como consecuencia serias afectaciones tanto biológicas como ambientales.
4. Introducción
La calidad del aire en nuestro país ha sufrido deterioros que afectan aspectos tanto
ecológicos como en materia de salud, por lo que surge la necesidad de estudiar y
monitorear las condiciones del aire, tomando en cuenta la zona geográfica en que nos
encontramos, la densidad de la población, la emisión de contaminantes y el
comportamiento de los factores naturales como el viento, la precipitación o la
temperatura. Por lo que se ha vuelto importante buscar las relaciones entre variables
meteorológicas con las variables de monitoreo de los contaminantes ambientales.
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4.1. Marco teórico
El análisis de la problemática ambiental en nuestro país muestra una relación marcada
entre la contaminación, la orografía, el tamaño y la dinámica de los asentamientos
humanos y el crecimiento económico (Banco Mundial, 2018; Jáuregui, 1997). La
concentración de los contaminantes en la atmósfera se afecta por variables
meteorológicas como, la temperatura, la humedad relativa y la radiación solar, que
controlan a su vez la velocidad con la que se realizan las reacciones químicas
atmosféricas. Por otro lado, la dispersión de estos contaminantes es influenciada por la
velocidad y dirección de los vientos, así como la estabilidad que predomina en la
atmósfera (Ramos-Herrera, Bautista-Margulis & Valdez-Manzanilla, 2010).
La meteorología es la ciencia encargada del estudio de la atmósfera, de sus
propiedades y de los fenómenos que en ella tienen lugar. El estudio de la atmósfera se
basa en el conocimiento de una serie de magnitudes, o variables meteorológicas, como
la temperatura, la presión atmosférica o la humedad, las cuales varían tanto en el
espacio como en el tiempo. La climatología es la ciencia que estudia la serie de
estados atmosféricos que se suceden habitualmente en un determinado lugar. Está
basada en el estudio de los datos meteorológicos (Andrades Rodríguez & Múñez León,
2012).
Los datos meteorológicos que se recopilan en las estaciones meteorológicas se usan
para diferentes fines. En la UNAM, existe el Programa de Estaciones Meteorológicas
del Bachillerato Universitario (PEMBU), el cual, es uno de los proyectos institucionales
de la UNAM que vincula las funciones sustantivas de docencia e investigación, las
dependencias y los niveles educativos de la UNAM, en los que participan
conjuntamente los Subsistemas del Bachillerato y de la Investigación Científica. Su
misión consiste no solo en el acopio de datos meteorológicos, sino también contribuir al
conocimiento de las condiciones locales de la atmósfera en la Ciudad de México. El
PEMBU busca que los estudiantes tengan oportunidad de integrar los conocimientos
adquiridos en diferentes materias y aplicarlos al análisis y discusión de problemas de la
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ciudad. Asimismo, tiene como meta poner a disposición de maestros, una base de
datos de variables meteorológicas con fines de investigación y docencia. (Centro de
Ciencias de la Atmósfera, UNAM, 2011).
Las variables meteorológicas que se miden en las estaciones de la red PEMBU son las
siguientes (Centro de Ciencias de la Atmósfera, UNAM, 2011):
1. Date: Fecha de la captura del renglón de los datos.
2. Time: Hora de la captura.
3. Temp Out: temperatura ambiente (en °C).
4. Hi Temp: temperatura ambiente máxima registrada en el período (en °C).
5. Low Temp: temperatura ambiente mínima registrada en el período (en °C).
6. Out Hum: Humedad relativa ambiente (en %).
7. Dew Point o Punto de rocío: El punto de rocío es la temperatura a la cual el aire
debe ser enfriado para que ocurra la saturación, siempre que no haya un cambio
en el agua contenida. El punto de rocío es una medida importante utilizada para
predecir la formación de rocío, hielo y niebla, también es un buen indicador del
vapor de agua contenido en el momento, al contrario que la humedad relativa
que considera la temperatura del aire. Un punto de rocío alto significa que hay
mucho vapor de agua contenido. Un valor bajo significa poco vapor de agua
contenido. Se da en °C.
8. Wind Speed: Velocidad del viento dada en metros/ segundo, o en las unidades
seleccionadas por el usuario.
9. Wind Dir: Dirección del viento dada en grados; 0° a 360°. Esta variable indica de
donde viene el viento, no hacia dónde se dirige.
10. Wind Run: Es la medición del “monto” de viento que pasa por la estación
durante un período de tiempo dado, y se expresa en “millas de viento” o
"kilómetros de viento”. WeatherLink calcula esta variable multiplicando la
velocidad del viento promedio para cada intervalo del archivo.
11. Hi Speed: Racha o velocidad de viento más alta registrada en el período.
12. Hi Dir: Dirección de viento predominante durante el período.
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13. Wind Chill o sensación térmica: La temperatura de sensación considera como la
velocidad del viento afecta nuestra percepción de la temperatura del aire. Por
encima de los 33º C el movimiento del aire no tiene efecto aparente sobre la
temperatura, así que la temperatura de sensación es la misma que la exterior.
14. Heat Index o índice de calor: El índice de calor utiliza la temperatura y la
humedad relativa para determinar cómo se percibe realmente el aire.
15. THW Index o índice THW (temperatura - humedad - viento): El índice THW usa
la humedad, temperatura y viento para calcular una temperatura aparente que
incorpora los efectos de enfriamiento del viento sobre nuestra percepción de la
temperatura.
16. THSW Index o índice THSW (temperatura - humedad - sol - viento): Así como el
índice de calor, el índice THSW utiliza la temperatura y la humedad para calcular
una temperatura aparente. Además, THSW incorpora los efectos térmicos de la
radiación solar directa y los efectos de enfriamiento del viento en su percepción.
17. Bar: Presión atmosférica. El peso del aire de nuestra atmósfera ejerce una
presión sobre la superficie de la tierra, conocida como presión atmosférica.
Generalmente, cuanto más aire hay sobre una zona más alta es la presión, esto
significa que la presión atmosférica cambia con la altitud. En general, una subida
de la presión indica mejoras en las condiciones del tiempo y una caída indica un
deterioro de las mismas.
18. Rain: Cantidad de lluvia, dada en milímetros.
19. Rain Rate: Intensidad de la lluvia, dada en mm/hora.
20. Solar Rad: Cantidad de radiación solar. Es una medida de la intensidad de la
radiación solar al alcanzar una superficie horizontal. Esta irradiación incluye el
componente directo del sol y el componente reflejado desde el resto del cielo.
Las lecturas de radiación solar dan una medida de la cantidad de radiación solar
que llega al sensor de radiación solar a cualquier hora, expresado en Watts/m2.
21. Solar Energy o energía solar: Es el monto de la energía de la radiación solar
acumulada en un periodo de tiempo y se expresa en Langleys. 1 Langley
corresponde a: 11.622 Watts/hora/m2 o 3.687 BTU/pies2 o 41.84 kJoules/m2.
22. Hi Solar Rad: Radiación solar máxima alcanzada en el período.
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23. UV Index o índice de la radiación ultravioleta. La energía del sol llega a la tierra
como rayos visibles, infrarrojos y ultravioleta. La exposición a los rayos
ultravioleta puede causar numerosos problemas de salud, como quemaduras,
cáncer de piel, envejecimiento de la piel, cataratas y puede debilitar el sistema
inmunológico.
24. UV Dose o dosis de radiación ultravioleta.
25. Hi UV: Radiación UV máxima alcanzada en el período.
26. Heat D-D: Heating Degree-Days. Esta variable es usada comúnmente en
agricultura, en diseño y construcción de edificios y en evaluación del uso del
combustible. La industria de la construcción usa la variable Heating Degree-
Days para calcular el monto necesario de calor para mantener un edificio, sea
este una casa o un rascacielos, confortable para su ocupación. Un heating
degree day es el monto de calor requerido para conservar una estructura a 65°F
cuando la temperatura exterior permanece un grado abajo del umbral de los
65°F por 24 horas.
27. Cool D-D: Cooling Degree-Days. Es el monto de enfriamiento requerido para
conservar una estructura a 65°F cuando la temperatura exterior permanece un
grado arriba del umbral de los 65°F por 24 horas.
28. In Temp: Temperatura en el interior, donde se encuentra ubicada la consola.
29. In Hum: Humedad en el interior, donde se encuentra ubicada la consola.
30. In Dew: Punto de rocío en el interior, donde se encuentra ubicada la consola.
31. In Heat: índice de calor en el interior, donde se encuentra ubicada la consola.
32. ET: Evapotranspiración. La evapotranspiración es una medida de la cantidad de
vapor de agua devuelto al aire en un área dada. Éste combina la cantidad de
vapor de agua devuelta a través de evaporación (de la vegetación húmeda y los
estomas de las hojas) con la cantidad de vapor de agua devuelto por
transpiración (exhalación de la humedad a través de la superficie de la planta)
para llegar al total. Efectivamente, es lo opuesto a la lluvia caída y se expresa en
las mismas unidades (pulgadas y milímetros).
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De acuerdo con el Centro de Ciencias de la atmósfera de la UNAM, el deterioro de la
calidad del aire en la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM), se relaciona con
diferentes factores como la densidad poblacional, el nivel de desarrollo económico, el
consumo energético, la industrialización, el volumen de emisiones contaminantes, la
química de la atmósfera, los incendios forestales, quemas agrícolas y las condiciones
meteorológicas, entre otros (Ramos-Herrera, Bautista-Margulis & Valdez-Manzanilla,
2010; UNAM Global, 2019).
Según la dirección de monitoreo atmosférico de la Secretaría de Medio Ambiente de la
Ciudad de México (SEDEMA), una manera de proteger la salud de la población es a
través del monitoreo y la difusión continuos del estado de la calidad del aire. En la
Ciudad de México, el Sistema de Monitoreo Atmosférico (SIMAT) es el responsable de
la medición permanente de los principales contaminantes del aire. Algunos de los
objetivos del monitoreo de la calidad del aire es generar información para:
- Evaluar el cumplimiento de las Normas Oficiales Mexicanas (NOM) de salud
ambiental en la Ciudad de México y la zona conurbada.
- Evaluar el estado de la calidad del aire con respecto a la concentración de los
contaminantes criterio.
- Cuantificar los niveles de exposición de la población a la contaminación del aire
ambiente.
- Informar y prevenir a la población sobre los niveles de contaminación y sus
posibles riesgos. (SEDEMA, 2019).
En una ciudad, sobre todo en una tan grande como la Ciudad de México, es común
identificar la contaminación del aire y asociarla con las actividades industriales,
comerciales y el uso de vehículos de transporte. Sin embargo, la contaminación del aire
no sólo tiene su origen en esas fuentes. Los fenómenos naturales que se producen en
la superficie o en el interior de la Tierra, como las erupciones volcánicas, también
contribuyen a la contaminación del aire. Es por esto, que los contaminantes del aire se
pueden clasificar según su origen como naturales y antropogénicos. Los primeros
provienen de fuentes naturales y los segundos son aquellos derivados de las
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actividades del hombre (SEMARNAT, 2016; Contreras Vigil, García Santiago & Icaza
Hernández, 2013; Ramos-Herrera, Bautista-Margulis & Valdez-Manzanilla, 2010;).
Para evaluar la calidad del aire de la ZMVM, la Secretaría de Medio Ambiente de la
Ciudad de México cuenta con el Sistema Integral de Monitoreo Atmosférico (SIMAT), el
cual cuenta con más de 40 sitios de monitoreo distribuidos en el área metropolitana,
comprendiendo demarcaciones la Ciudad de México y la zona conurbada del Estado de
México. El SIMAT en su conjunto está conformado por cuatro subsistemas (RAMA,
REDMA, REDMET y REDDA), un laboratorio para el análisis fisicoquímico de muestras
(LAA) y un centro de procesamiento y difusión de datos (CICA) (SEDEMA, 2019).
En 1982 el Índice Metropolitano de la Calidad del Aire (IMECA), cuya metodología
transforma a una escala adimensional simple las concentraciones de los contaminantes
criterio. Este índice es un indicador diseñado para informar a la población sobre el
estado de la calidad del aire que muestra qué tan contaminado se encuentra y cuáles
podrían ser los efectos en la salud. Desde 2006 el IMECA tiene su fundamento en la
Norma Ambiental del Distrito Federal NADF-009-AIRE-2006 en donde se establecen
los requisitos para su cálculo y difusión y se calcula para cinco de los contaminantes
criterio: dióxido de azufre, monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno, ozono y
partículas suspendidas. (Dirección de Monitoreo Atmosférico de la CDMX, 2018).
Los contaminantes criterio se definen como aquellos contaminantes normados a los
que se les han establecido un límite máximo permisible de concentración en el aire
ambiente, con la finalidad de proteger la salud humana y asegurar el bienestar de la
población. En el ámbito internacional se reconocen siete contaminantes criterio: ozono
(O3), dióxido de azufre (SO2), monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrógeno (NO2),
las partículas en suspensión (PM10, PM2.5) y el plomo (Pb) (Comisión Federal para la
Protección contra Riesgos Sanitarios, 2017; SEMARNAT, 2016).
Las características y afectaciones a la salud de los contaminantes criterio son las
siguientes (SEMARNAT, 2016):
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- Ozono (O3).
El ozono es un contaminante secundario que se forma por una reacción
fotoquímica entre emisiones primarias de óxidos de nitrógeno (NOx), compuestos
orgánicos volátiles (COV) o hidrocarburos (HC) en presencia de la radiación solar
(SEGOB, 2016), forma parte de la composición de la atmósfera, pero en grandes
cantidades puede generar severos daños a la salud ya que se convierte en un factor
oxidante, reactivo, corrosivo y tóxico. La existencia de este en nuestra atmósfera se ha
visto afectada de manera drástica ya que distintas condiciones geográficas,
climatológicas y meteorológicas del medio ambiente provocan que se excedan los
niveles de ozono establecidos. La Norma Oficial Mexicana (NOM-020-SSA1-2014)
recomienda concentraciones menores a 0.095 ppm para el promedio de 1 hora, y
menores a 0.070 ppm para el promedio de 8 horas (máximo anual) (SEDEMA, 2019)
Este contaminante afecta en mayor proporción la salud de niños, adultos mayores y
personas que sufren de enfermedades respiratorias. Los científicos han demostrado
que el ozono está vinculado al aumento en el número de ataques de asma,
enfermedades respiratorias y en casos extremos, la muerte prematura (SEDEMA,
2019).
- Dióxido de azufre (SO2).
El dióxido de azufre es un precursor de la lluvia ácida y las partículas
suspendidas (PM10, PM2.5). Se forma mediante la combustión del azufre presente en el
carbón y el petróleo. Es emitido en grandes cantidades por las industrias que utilizan
combustibles fósiles como el petróleo, carbón, combustóleo, gas natural o gas LP o
diesel. La Norma Oficial Mexicana (NOM-022-SSA1-2010) de dióxido de azufre
recomienda concentraciones menores a 110 ppb como promedio máximo de 24 horas y
200 ppb como el segundo máximo de los promedios de 8 horas. Además, recomienda
un límite de exposición crónica de 25 ppb como promedio anual (SEDEMA, 2019). Al
ser un gas irritante y tóxico, propicia grandes afectaciones a la salud, estos van desde
afectaciones irritando las vías respiratorias hasta provocar problemas más agudos
como la bronquitis o traqueítis.
Monóxido de carbono (CO).
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El monóxido de carbono es un gas incoloro, inflamable, insípido, ligeramente
más ligero que el aire y es altamente tóxico, el CO se produce de forma natural por la
producción y descomposición de la clorofila de las plantas, así como en los incendios
forestales al producirse una combustión incompleta del carbono, también es producida
por la oxidación atmosférica del metano, producto de la fermentación anaerobia de la
materia orgánica. Por otra parte, se ubica su origen antropogénico principalmente por la
quema de combustibles orgánicos. Este gas, tiene serias repercusiones en la salud
debido a su capacidad de reaccionar con la hemoglobina de la sangre. La Norma
Oficial Mexicana (NOM-021-SSA1-1993) establece un límite para la concentración en
aire ambiente de 11 ppm, para un promedio de 8 horas (SEDEMA, 2019).
- Dióxido de nitrógeno (NO2).
El dióxido de nitrógeno es un grupo de gases que contienen oxígeno y nitrógeno,
su emisión se da en la combustión de productos fósiles, así como también en la quema
de maderas, explosivos y tabaco. Conforme a la SEMARNAT se dice que el NO se
oxida formando NO2 mientras que el NO2 es precursor del esmog fotoquímico. La
Norma Oficial Mexicana (NOM-023-SSA1-1993) establece un límite para el dióxido de
nitrógeno (NO2) de 210 ppb para el promedio de una hora, el cual no debe excederse
más de una vez al año (SEDEMA). De todos los óxidos de nitrógeno conocidos, sólo el
NO2 tiene repercusiones negativas en la salud, al exponerse a grandes cantidades de
este gas se ocasiona un daño severo en la membrana celular del tejido pulmonar,
irritando así las vías respiratorias y puede provocar bronquitis o hasta neumonía
(SEDEMA, 2019).
- Partículas en suspensión (PM10, PM2.5).
Como ya se sabe, en la atmósfera existen micropartículas que se forman a partir
de reacciones fotoquímicas, se pueden presentar en forma sólida o líquida, son
emitidas de forma natural o bien, de manera artificial por acción del humano, su
composición es muy variada, desde polvo, cenizas, polen, hasta cemento, partículas
metálicas y gases que se condensan en forma de partículas líquidas. El riesgo en la
salud es bastante elevado, ya que mientras más pequeña es la partícula mayor es el
daño ocasionado a las vías respiratorias. La Norma Oficial Mexicana (NOM-025-SSA1-
2014) establece los indicadores para partículas suspendidas:
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● Partículas menores a 10 µm: 40 µg/m3, promedio anual; 75 µg/m3, promedio de
24 hora.
● Partículas menores a 2. 5 um: 12 µg/m3, promedio anual; 45 µg/m3, promedio de
24 horas. (SEDEMA)
- Plomo (Pb).
El plomo es un elemento químico, perteneciente a los metales pesados, éste no
se degrada, permanece por muchos años en la superficie terrestre, se encuentra de
manera natural en la corteza terrestre por las rocas, suelos, tierra y polvo, se emite en
mayor cantidad durante las actividades industriales como la minería, la metalurgia,
fabricación de pinturas, etc. En México la Norma Oficial Mexicana (NOM-026-SSA1-
1993) recomienda un valor máximo permisible de 1.5 μg/m3 (microgramos por metro
cúbico) para el promedio aritmético de tres meses, evaluado en muestras de partículas
suspendidas totales (PST) (SEDEMA, 2019). Con base a la SEDEMA los daños a la
salud es la acumulación gradual en algunos tejidos del cuerpo humano, su exposición
puede generar diversos daños en riñones, sistema hepático, sistema gastrointestinal y
sistema óseo. Los niños son particularmente vulnerables al plomo, ya que puede dañar
su desarrollo neurológico.
4.2. Objetivos
1. Estudiar las características, propiedades y origen de los contaminantes de
mayor impacto en la zona.
2. Analizar los datos recopilados para así identificar los índices de contaminación
del aire y asociarla a la actividad industrial presente.
3. Buscar si existe una correlación entre los datos de emisiones contaminantes del
aire de dos estaciones de la red SIMAT: Camarones y La Presa con los datos
meteorológicos de la estación PEMBU del CCH Vallejo.
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4.3. Problema
La constante emisión de contaminantes criterio a la atmósfera en la ZMCM afecta de
forma directa a la salud de la población, lo anterior, el plantel del CCH Vallejo se
encuentra en medio de una zona industrial, misma que se extiende por casi toda la
parte norte de la ciudad, es como surge la iniciativa de conocer en qué medida se
correlacionan los contaminantes del aire de la estación de monitoreo de aire
Camarones (CAM) y La Presa (LPR) del SIMAT, que son las más cercanas al plantel
que cuentan con monitoreo de todas las variables de contaminantes, con las variables
meteorológicas de la estación PEMBU del CCH Vallejo, en el último año, con el fin de
identificar qué tanto la contaminación está siendo favorecida por el ambiente o si existe
alguna correlación interesante con la cual sea posible comprender cuál es la situación
real de la calidad del aire en relación con los datos meteorológicos.
4.4. Hipótesis
Al analizar los datos meteorológicos recopilados por las estaciones de interés (CAM y
LPR), se podrá identificar la relación existente entre las emisiones de contaminantes
criterio de la Ciudad de México y las variables meteorológicas de la estación PEMBU
del CCH Vallejo.
5. Desarrollo
El CCH Vallejo se encuentra en la zona norte de la ZMVM, en el Eje Central Lázaro
Cárdenas S/N, colonia Magdalena de las salinas, en la alcaldía Gustavo A. Madero. Se
encuentra muy cercano a la Zona Industrial Vallejo (fig. 1.), la cual se encuentra los
límites de las demarcaciones Gustavo A. Madero y Azcapotzalco. Las fábricas
enclavadas en Vallejo fabrican diversos artículos: enseres eléctricos, de cocina, línea
blanca, partes automotrices, alimentos enlatados y procesados, materiales de
construcción, cables de acero y cobre, motores de varios tipos, herramientas, pinturas,
pegamentos, cementos y morteros y muchos artículos más. Veinte de las quinientas
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industrias más importantes de México se encontraban en esta área (Asociación
Industrial Vallejo, A.C., 2018).
Fig. 1. Ubicación del CCH Vallejo y su relación con la zona Industrial Vallejo (Fuente: INEGI, Google Maps, 2019).
Se recopilaron los datos de las variables meteorológicas (Temp Out, Hi Temp, Low
Temp, Out Hum, Dew Point, Wind Speed, Wind Dir, Wind Run, Hi Speed, Hi Dir, Wind
Chill, Heat Index, THW Index, THSW Index, Bar, Rain, Rain Rate, Solar Energy, Hi
Solar Rad, UV Index, UV Dose, Hi UV, Heat D-D, Cool D-D, In Temp, In Hum, In Dew,
In Heat, ET) de la estación PEMBU del CCH Vallejo correspondientes al año 2018, por
día y hora, así como de las variables de contaminantes criterio (CO, NO, NO2, NOx, O3,
PM10, PM2.5, PMCO y SO2) de las estaciones de monitoreo de la calidad del aire de las
estaciones de monitoreo del SIMAT Camarones (CAM) y La Presa (LPR), de igual
manera por día y por hora del año 2018. Se realizaron correlaciones de Pearson entre
la totalidad de las variables meteorológicas de la estación PEMBU del CCH Vallejo con
la totalidad de variables de los contaminantes criterio, tanto de la estación CAM, como
de LPR. cabe mencionar que, en esta última estación, los valores de contaminantes
criterios que da el SIMAT, corresponden únicamente a Ozono.
Las estaciones del SIMAT CAM y LPR corresponden a la La Red Automática de
Monitoreo Atmosférico (RAMA), la cual utiliza equipos continuos para la medición de
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contaminantes criterio. (SEDEMA, 2019). Para todos los casos, los datos que se
utilizaron para buscar la existencia de correlaciones fueron por día y hora, tanto para
las variables meteorológicas como para los contaminantes criterio de las estaciones de
monitoreo ambiental.
Las estaciones de monitoreo seleccionadas fueron con base a la ubicación de las
mismas con respecto al plantel Vallejo del CCH, así como también se verificó que, en
las estaciones de monitoreo, se registraran la mayoría de los contaminantes criterio,
por lo que la estación GAM del SIMAT, no fue incluida en el presente proyecto, ya que
no tenía registros de la mayoría de los contaminantes criterio para el año 2018. La
estación Camarones (CAM) del SIMAT, se encuentra en la colonia Hogar y seguridad,
de la alcaldía Azcapotzalco de la CDMX, a 3.26km del CCH Vallejo, teniendo una
diferencia de altitud de 2 msnm con respecto al plantel. La estación de monitoreo La
Presa (LPR) del SIMAT se encuentra en la colonia La Presa, del municipio de
Tlalnepantla de Baz, Estado de México, a 7.02km del CCH Vallejo, con una diferencia
de altitud de 69 msnm, más alto que el plantel Vallejo, (SEDEMA, 2019) (fig. 2).
Fig. 2. Ubicación del CCH Vallejo con respecto a las estaciones CAM y LPR del SIMAT (fuente: SEDEMA, 2019).
Para alcanzar los objetivos planteados, fue necesario conocer los datos que se tienen y
su comportamiento, mediante un análisis exploratorio, para así posteriormente dar
cabida a la búsqueda, a través del estadístico de correlación de Pearson, una
correlación, teniendo en cuenta que este método estadístico mide únicamente
correlaciones de carácter lineal, por lo que su papel en la investigación será el de
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delimitar nuestros resultados a sólo aquellas variables que presentan una correlación
importante.
Para la interpretación de los datos que se obtuvieron de las correlaciones, se tomó en
cuenta el criterio propuesto por varios autores en el que; de 0 a 0.25 se considera una
relación escasa o nula, de 0.26 a 0.50 relación débil, 0.51 a 0.75 relación
moderada/fuerte y de 0.76 a 1.00 como una relación fuerte.
6. Resultados
Los resultados de los valores de las correlaciones entre las variables ambientales de la
estación PEMBU del CCH Vallejo con los valores de las variables de los contaminantes
criterio de las estaciones de monitoreo del SIMAT CAM y LPR se encuentran en la
tabla 1.
Tabla 1. Valor de correlaciones entre las variables ambientales de la estación meteorológica PEMBU del CCH
Vallejo con las variables de contaminantes criterio de las estaciones de monitoreo CAM y LPR.
Contaminante criterio de estación CAM
Valor de correlación
Variable meteorológica de la estación PEMBU del CCH Vallejo
Contaminante criterio de estación LPR
Valor de correlación
Variable meteorológica de la estación PEMBU del CCH Vallejo
CO 0.263181472 In Hum
O3 0.4456203376 Temp Out
CO 0.1942091825 In Dew
O3 0.4456783147 Hi Temp
NO 0.2379218402 In Hum
O3 0.4449125435 Low Temp
NO 0.2160986966 Out Hum
O3 0.1844410276 Wind Run
NO2 0.2089004353 Dew O3 0.2213568056 Hi Speed
NO2 0.2362401563 In Hum
O3 0.4467669946 Wind Chill
NO2 0.2237562764 In Dew
O3 0.4492436772 Heat Index
NOX 0.2167865511 Out Hum
O3 0.4503461778 THW
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NOX 0.2336521516 In Hum
O3 0.4463725894 THSW Index
O3 0.3518517747 Temp Out
O3 0.3327301228 Solar Rad
O3 0.3525219607 Hi Temp
O3 0.3327330114 Solar Energy
O3 0.3506708991 Low Temp
O3 0.3338208116 Hi solar Rad
O3 0.3539823839 Wind Chill
O3 0.3380501238 UV
O3 0.3663205635 Heat Index
O3 0.3381194905 UV Dose
O3 0.3686293957 THW O3 0.3359182689 Hi UV
O3 0.3930076955 THSW Index
O3 0.3865506916 Cool D-D
O3 0.3279747169 Solar Rad.
O3 0.3960345587 In Temp
O3 0.3279739555 Solar Energy
O3 0.3795370876 In Heat
O3 0.3457483056 Hi Solar Rad.
O3 0.3709977514 ET
O3 0.3420916638 UV
O3 0.342032868 UV Dose
O3 0.349553701 Hi UV
O3 0.3106747472 Cool D-D
O3 0.3434716102 ET
PM10 0.1896200576 In Hum
PM2.5 0.1899485537 Dew
PM2.5 0.2458996854 In Hum
PM2.5 0.2138452595 In Dew
PMCO 0.1893889568 In Hum
Al aplicar este método estadístico encontramos, que efectivamente existen inferencias
importantes entre los datos de interés, los resultados para las estaciones de monitoreo
fueron:
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Estación de Camarones.
● Monóxido de carbono (CO) vs Humedad; En esta correlación se observa una
correlación débil, lo que quiere decir que, pese a que la humedad efectivamente
propicia de alguna manera la concentración del CO, existen otros factores que
influyen y propician el CO.
● Monóxido de carbono (CO) vs Punto de rocío; la correlación es débil, sabiendo
que el rocío es la temperatura más baja a la cual el contaminante se condensa,
no tiene mucho efecto en la concentración del CO en nuestra zona de interés.
● Óxido de Nitrógeno (NO) vs Humedad; para estas variables se encontró una
correlación baja, por lo que la humedad no es la variable que propicia la
concentración del NO.
● Óxido de Nitrógeno (NO) vs Humedad relativa en el ambiente; se expresa una
relación nula, esto se refiere a que la densidad del vapor que se encuentra
saturado en la atmósfera no afecta en la concentración del contaminante.
● Dióxido de Carbono (NO2) vs Punto de Rocío; en esta correlación se observa
una cifra muy baja, aunque estas variables tienen inferencia, por lo que la
concentración del dióxido de carbono en la atmósfera, junto al punto de rocío,
sólo presenta elevaciones mínimas.
● Dióxido de Carbono (NO2) vs Humedad en el interior; la correlación dentro de
este aspecto es escasa, esto quiere decir que la humedad aglomerada en
nuestra zona casi no perjudica los estándares de dióxido de carbono presente
en la atmósfera.
● Dióxido de Carbono (NO2 ) vs Punto de rocío; Aquí se observa una correlación
débil, por tanto, esto quiere decir que el rocío no es un factor principal que
propicie a la concentración del dióxido de carbono en la atmósfera.
● Óxidos de Nitrógeno (NOx) vs Humedad relativa en el ambiente; los valores
dados implican una correlación, no es notoria la presencia de óxidos de
nitrógeno en la humedad presencial en la atmósfera.
● Óxidos de Nitrógeno (NOx) vs Humedad; en esta variable al igual que la anterior
la correlación es débil, observando así una correlación baja, por lo que no tiene
un impacto mayor en la atmósfera.
17
● Ozono (O3) vs Temperatura; en esta correlación es significativa, por lo que la
temperatura influye en la producción y concentración de ozono, esto sobre todo
en la troposfera, pese a ser en poca cantidad, no hay que olvidar que esto actúa
en conjunto con otros factores.
● Ozono (O3) vs Temperatura ambiente máxima registrada en el período; se
observa una correlación significativa, por lo que la temperatura es un factor que
afecta el comportamiento del ozono en la atmósfera.
● Ozono (O3) vs Temperatura ambiente mínima registrada en el período; este es
de los valores más altos encontrados y habla queriendo decir que el ozono es
susceptible a la temperatura como un factor principal.
● Ozono (O3) vs Sensación Térmica; Se observa que el ozono presenta
correlación alta, por lo que esta variable es determinante en la reacción /
producción del ozono en la troposfera.
● Ozono (O3) vs Índice de calor; se muestra correlación por lo que el calor
registrado en la atmósfera afecta en menor medida el comportamiento del
ozono.
● Ozono (O3) vs Índice de temperatura, humedad y viento; presenta una
correlación media se observa que el ozono tiene una correlación débil con
respecto a este posible factor perjudicial.
● Ozono (O3) vs Índice de temperatura, humedad, sol y viento; correlación media,
tiene un impacto importante en la producción, concentración y transporte de
ozono, si se compara el valor de la correlación con los datos anteriores se
observará que esta variable afecta en mayor cantidad debido que durante la
temporada de ozono no hay viento, por lo que el ozono no se desplaza ni se
dispersa, teniendo serias repercusiones en la salud y el medio ambiente.
● Ozono (O3) vs Cantidad de radiación solar; aquí existe una correlación débil, se
demuestra que la radiación que recibimos afecta en gran medida el
comportamiento del ozono ya que al comenzar la temporada que abre paso a la
primavera los días cálidos y soleados provocan que la radiación solar sea mayor
y se concentre este contaminante perjudicial.
18
● Ozono (O3) vs Energía Solar; Con una correlación débil observamos que la
energía solar es un factor influyente, no tiene tanto impacto en el ozono como
otros factores revisados anteriormente.
● Ozono (O3) vs Radiación solar máxima alcanzada en el período; existe una
correlación débil, esto indica que el impacto es leve hacia la atmósfera en
relación a lo establecido anteriormente.
● Ozono (O3) vs Rayos UV; En esta relación igualmente débil, , notamos un
impacto, si bien no tan grande como en datos anteriores, pero sí un factor
importante en la producción del ozono.
● Ozono (O3) vs Dosis de radiación ultravioleta; se refleja que, aunque a simple
vista la radiación es débil, existe una gran repercusión en el comportamiento del
ozono y tiene grandes afectaciones en la salud pública.
● Ozono (O3) vs Radiación UV máxima alcanzada en el período; Con una
correlación aparentemente débil, tenemos que durante los momentos de mayor
presencia de rayos UV, se dispara las reacciones de los precursores del ozono,
aportando a la producción del ozono en la troposfera, lo que obviamente, trae
consigo problemáticas tanto ecológicas como en materia de salud.
● Ozono (O3) vs Cooling-degree-days; con una correlación de débil, se tiene un
impacto menor en el ozono.
● Ozono (O3) vs Evapotranspiración; se tiene una correlación considerada como
débil, por ende, se supone que tiene un impacto la atmósfera.
● En relación a las moléculas PM10, PM25, PMCO y su correlación con Humedad
y Punto de rocío en el interior, se presentaron valores menores de .2, lo que
lleva a mencionar que debido que las cifras son muy bajas la correlación es
completamente nula, la afectación es mínima.
Estación meteorológica de la Presa.
Dentro de los datos considerados aquí se obtienen las correlaciones más
importantes (Mayores a 0.4), resalta el factor ozono con las variables de,
temperatura ambiente mínima y máxima registrada en el período, temperatura-
humedad-viento, el índice de calor y la sensación térmica.
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El resto de las correlaciones encontradas se ubican con valores por debajo del
0.4, por lo que no son consideradas para posibles predicciones.
7. Análisis e interpretación de resultados
Se registraron las variables meteorológicas de la estación PEMBU de CCH Vallejo del
año 2018 y se buscaron correlaciones con los indicadores de contaminantes criterio de
la calidad del aire registradas en las estaciones de Camarones (CAM) y La Presa (LPR)
de SIMAT. En la mayoría de los casos los coeficientes de correlación de Pearson
fueron demasiado bajos.
En la tabla 1 se detallan los casos en que los coeficientes de correlación fueron
mayores a 0.18. Se consideró que los valores de 0.3 en adelante para los valores de
correlación indican la construcción de un modelo de predicción que pudiera aportar
resultados aceptablemente confiables.
Como ejemplo de la recta de ajuste de ozono=0.03769528 (índice temperatura,
humedad, viento) +17.2546717, para el caso de la estación La Presa.
De acuerdo con ésto, el Ozono, resulta ser el contaminante con más correlaciones
positivas, sobre todo con variables meteorológicas referentes a factores relacionados
con la humedad, donde una alta concentración de estas variables se relaciona de
manera positiva con los índices de las variables meteorológicas señaladas, seguido por
los óxidos de nitrógeno. Asimismo, se puede notar que en estos casos las
correlaciones fueron más altas en lo general fueron para la estación de La Presa. Así
como, que la mayoría de las correlaciones más altas están relacionadas variables
meteorológicas relacionadas con la humedad, la radiación solar y la temperatura. Se ha
encontrado en estudios en el sur de la Ciudad de México, que existe una correlación
entre el ozono y la radiación solar y la temperatura, las cuales tienen una correlación
positiva, no así con la humedad, con la que se tiene una correlación negativa (Bravo,
Nava, & Muhlia, 2000).
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Es importante resaltar que los contaminantes ya mencionados son importantes por su
impacto a la salud y por ser por ser precursores para la formación de ozono y además,
algunos son considerados tóxicos. Además de que existen contaminantes que varias
veces al año sobrepasan su valor de norma, como son las partículas y el ozono, los
cuales aún se consideran un reto para mejorar la calidad del aire de esta ciudad. Los
compuestos orgánicos volátiles (COV) y los óxidos de nitrógeno (NOX) son los
principales compuestos que participan en la formación del ozono. Debido a que la
atmósfera de la CDMX es sensible a las variaciones de los COV, la cuantificación y
determinación de las categorías de mayor emisión, coadyuva a orientar las acciones
tendientes a disminuir las concentraciones de ozono y a reducir la exposición de la
población a compuestos tóxicos (SEMARNAT, 2016).
Además de ser componente natural de la atmósfera que se encuentra en bajas
concentraciones y es vital para la vida, el ozono es considerado como un contaminante
del aire, que tiene serios efectos en la salud, ejerciendo su acción a través de varios
mecanismos. Las reacciones con algunas moléculas biológicas pueden llevar a la
formación de radicales libres, aumentando el riesgo de cáncer, susceptibilidad a
enfermedades respiratorias, susceptibilidad a compuestos alérgenos y disminuir la
funcionalidad pulmonar. Por ello, desde 2012 la Organización Mundial de Salud lo
considera como agentes cancerígenos; además de que el ozono y sus precursores
participan en la formación de la lluvia ácida que afecta a la vegetación y cuerpos de
agua (Dirección de Monitoreo Atmosférico de la CDMX, 2016). Esto es importante ya
que la acumulación de estos tipos de contaminantes incide en que la probabilidad de
lluvias sea baja, ya que las gotas formadas en las nubes disminuyen su tamaño, lo que
hace que dejen de tener peso suficiente en las nubes y por lo tanto no se produzca
precipitación y si se produce, hay una alta probabilidad de que sea lluvia ácida
(Bidegain, 2011).
8. Conclusiones
Las variables meteorológicas que se pueden utilizar para construir modelos predictivos
21
para compuestos contaminantes del aire como el ozono y sus precursores son:
● Temperatura ambiente,
● Temperatura ambiente máxima registrada en el período,
● Temperatura ambiente mínima registrada en el período,
● Sensación térmica,
● Índice de calor,
● índice (temperatura - humedad - viento),
● índice (temperatura - humedad - sol - viento),
● Cantidad de radiación solar,
● Energía solar,
● Radiación solar máxima,
● Índice de la radiación ultravioleta,
● Dosis de radiación ultravioleta,
● Radiación UV máxima,
● Grado-días de enfriamiento,
● Evapotranspiración,
● Es la medición del “monto” de viento
● Racha o velocidad de viento más alta
● Temperatura en el interior
● índice de calor en el interior
Tomando en cuenta lo anterior, y en vista de los resultados obtenidos, se puede decir
que el ozono es un contaminante significativo ya que tiene un alto impacto en la calidad
del aire, por lo cual se considera de alta relevancia el control de los contaminantes
precursores de éste, puesto que un exceso de ozono en la troposfera puede tener
serias afectaciones a la salud. Por lo anterior, es importante identificar las variables
ambientales que tienen correlación con los contaminantes del aire para poder realizar
predicciones en su comportamiento y evitar problemas de salud, manteniendo a la
población estudiantil del CCH Vallejo informada de los cambios en los niveles de
contaminantes presentes, para así prevenir futuros problemas de enfermedades
respiratorias en ellos.
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9. Fuentes de información
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