CONTAMINACIÓN DEL AIRE EXTERIOR

Algunos documentos señalan que desde la época de Napoleón III, se dictaron ordenanzas para impedir la generación de humo cercana a las zonas urbanas. Sin embargo desde hace apenas 30 años se ha logrado establecer operacionalmente, la relación entre los contaminantes del aire con la salud humana y ambiental.

Los desastres ambientales como Londres (epidemia), Bophal (India), Seveso (Italia), Minamata (japón), han producido pérdidas humanas y materiales tan importantes que ha presionado a los gobiernos a acelerar las investigaciones y las normas de prevención y control al respecto.

Efectos en la salud humana y ambiental

Los efectos a la salud pór la contaminación del aire están relación con la dosis, el tipo de contaminante y el tiempo de exposición de los individuos. Las manifestaciones de efectos se presentan de diferentes formas: olores irritaciones de ojos y vías respiratorias, enfermedades de la esfera ORL (otorrino laringe) así como enfermedades broncopulmonares, cáncer del pulmón u otros órganos, problemas en el sistema nervioso central. Igualmente, el contacto cutáneo con las sustancias tóxicas en el aire puede comprometer mucosas y tejidos epidérmicos.

Los efectos ambientales son igualmente variados: desde los planetarios como el aumento térmico y efecto invernadero y reducción de la capa de ozono, hasta lo locales como la contaminación de SO2, NO2, CO, generación de ozono y sólidos en suspensión, metales pesados y adicionalmente CH4, H2S, NH4, etc.

Fuentes de contaminación del aire

Las fuentes de contaminación son diversas dependiendo el tipo de ciudad y el grado cultural de sus habitantes. En las grandes ciudades se ha podido priorizar que el tráfico automotor y las actividades industrias son las principales causa de contaminación atmosférica. Sin embargo, se ha descubierto que una contribución considerables (15 a 20 % ) se producen por hábitos inadecuados de la población (generación y quema de residuos sólidos, restaurantes, pollerías, comercio informal, etc. ).

Agentes contaminantes

Los agentes contaminantes más comunes en el aire son:

Monóxido de carbono. La vía de exposición es través de la inhalación y la mezcla con la hemoglobina (sustituyendo a la molécula de Oxigeno). Hasta cierta dosis, los efectos en la

salud son reversibles (fatiga, pérdida de concentración, somnolencia, desmayos), pasado una cantidad de 15 a 25% CO en la sangre de una persona normal, puede producir la muerte.

Oxidos de nitrogeno. Son agentes oxidantes, no son inflamables pero si tóxicos. Su olor es asfixiante, fuerte irritante e inhibe las defensas contra infecciones respiratorias, agudizando cuadros de bronquitis y neumonía en niños y personas enfermas.

Anhídrido sulfuroso (SO2). De fácil absorción por las vías respiratorias causando brococonstricción u obstrucción de los conductos de aire con consecuencias letales en personas sensibles u asmáticos.

Partículas totales en suspensión (PTS). Son generados por la combustión de materias fósiles: carbón e hidrocarburos. Las fuentes son los vehículos de combustible diesel, industrial y refinerías. La inhalación de PTS produce irritaciones e IRAs, pero los efectos agudos se presentan cuando se asocian a otros productos tóxicos como metales pesados, hidrocarburos, sulfatos y fibras.

Ozono. Irritante y asociado al NOx, PTS y CO, se produce el temible SMOG.

INDICADORES AMBIENTALES DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE

COMPONENTE INDICADOR Y

UNIDAD

DESCRIPCIÓN Y PRINCIPIOS DE MONITOREO

Inmisión Oxido de Nitrógeno NOx

La presencia de Óxidos de Nitrógeno en el aire produce pérdida de capacidad de regeneración de tejidos pulmonares por bacterias y virus, así como inhibir las defensas inmunológicas. Pueden ser medidos por medios químicos o digitales.

Anhídrido sulfurosos (SO2)

El anhídrido sulfuroso es medido por medios fisicoquímicos (con reactivos) y por medios es un poderoso La DBO es la cantidad de oxígeno usado por las bacterias bajo condiciones aeróbicas para estabilizar la materia orgánica para obtener CO2 y H2O. Se puede realcionar la cantidad de DBO con las enfermedades entéricas e infecciones cutáneas en los consumidores.

Monóxido de carbono (CO)

Se asume como indicador la concentración de carboxihemoglobina en sangre, expresada en %. Se ha verificado que las personas expuestas a concentraciones superiores a 12.5 ppm durantes 3 horas o más, pueden llegar a tener de 2 a 2.5% de COHb. A medida que la concentración de CO en el aire aumenta, los valores en sangre aumentan, aumentando alteraciones clínicas y funciones cardiopulmonares (dolor de cabeza, fatiga, hasta fallas respiratorias y coma.

Plomo (pb) Emisión Oxido de Nitrógeno

(NOx)Las mediciones son directamente a las fuentes de contaminación.

Monóxido de Carbono (CO)

Las mediciones son directamente a las fuentes de contaminación.

Partículas Total en suspensión

Las mediciones son directamente a las fuentes de contaminación.

Anhídrido sulfurosos (SO2)

Las mediciones son directamente a las fuentes de contaminación.

Muestra de vehículos e industrias (escapes y chimineas). Plomo (Pb)

Los monitoreos en los vehículos pueden ser por tipo de vehículo, por zonas y por horas del día. Existen formulas de dispersión y consumo por unidades de combustible, lo que permite hacer extrapolaciones para todo el parque automotor. Para el caso de industrias, se pueden establecer la relación entre el área industrial y la contaminación pór plomo

Compuestos

orgánicos volátiles

En casos especiales por tipo de industria (quema de basura industrial)

MONITOREO DEL AIRE

Selección y justificación de los parámetros

SOLIDOS SEDIMENTABLES

Este parámetro es seleccionado por su relativa facilidad de medición y por los impactos

producidos al suelo, al agua y plantas. Los sólidos sedimentables están conformados por

polvo y una gran cantidad de contaminantes como metales, tierras raras y compuestos de

carbono. Los sólidos sedimentables a diferencia de las partículas totales en suspensión, no

permanecen mucho tiempo en el aire y aparentemente no existen asociaciones directas con la

salud humana. Sin embargo, según las condiciones climáticas como vientos, humedad,

precipitación y densidad de vegetación, los SS pueden ser un indicador de contaminación

ambiental cuyos efectos a la calidad de vida pueden ser importantes

Principios de monitoreo de SS

El principio de monitoreo es físico y analógico. El físico consiste en calcular el peso de polvo

sedimentable sobre unidad de área y dentro de un período de tiempo determinado. El método

más difundido es el gravimétrico estandarizado por la ASTM, el cual puede complementarse,

de acuerdo a los puntos de medición, el análisis de metales pesados y otros elementos.

Equipos tales como el impactador de cascada, permiten calcular la granulometría del polvo

sedimentable, contando con modelos recientes que miden particular hasta 10 micrones.

El principio analógico se basa en la extracción de aire en una cámara de bombardero de rayos

(láser, ultravioleta o infrarrojos), registrando el número de partículas la cantidad de choques

con las partículas y el tamaño de estas. Existen gran variedad de equipos estacionarios o

portátiles, siendo uno de ellos del tipo MINIRAM.

La propuesta para el proyecto tratará de un equipo simple estacionario de recepción de polvo

y luego pesado. Esta estación deberá complementarse con un sensor de humedad, medidor de

precipitación y temperatura, con el objeto de estimar como mayor precisión la gravedad del

parámetro y las medidas de mitigación o control

Otra propuesta para el monitoreo comunitario es la impulsada por Legambiente (Italia)

mediante la campaña Mall’aria. Este es uno de los instrumentos para la participación y

sensibilización ciudadana sobre la contaminación de aire por la industria y el tráfico de

vehículos en medio urbano. Consiste en una tela que se pone al aire libre en la zona donde se

desea medir la contaminación y luego se pesa o se verifica el color (ver fichas).

PARTICULAS EN SUSPENSION (STP)

Este parámetro se ha seleccionado por la gran importancia en los impactos al ambiente y por

ser uno de los parámetros atmosféricos más estudiados. Los impactos más significativos de

las PTS son la perdida de la visibilidad, daño en la vegetación y contaminación de suelos y

agua. Las particular finas con diámetros menores o iguales a 10 micrones, tienen gran

importancia para la salud humana. Los estudios de las STP (Total Suspended Particles), han

permitido determinar, de manera confiable, los límites permisibles y los umbrales de causa

efecto en la salud humana.

En algunos estudios de análisis de riesgos, se ha podido establecer la relación entre la

concentración de TPS en el aire y la cantidad de personas que pueden ser afectadas por la

exposición a dicha concentración. Las TPS incluyen partículas finas (menores de 10 micrones

= PM10), llamadas respirables, las cuales ingresan y permanecen el los pulmones y, a

menudo, por tiempo indefinido. Cuando la cantidad de PM10 sobrepasan el umbral de

sensibilidad de la persona, producen irritación de vías respiratorias superiores, acidez de los

procesos infecciosos (generación de flema, tos) e inhibición de las defensas inmunológicas en

niños. La proporción de PM10 en las TPS varían entre 40 a 45% en zonas urbanas (USAID:

Análisis de riesgos en Yacarta-Indonesia).

Por ejemplo en el proyecto ECORIESGO realizado en Lima metropolitana (N), se estima que

a concentraciones de 98.1 ug/m3 se estarían produciendo 13,346 casos de bronquitis en niños

y 4 a 6 días laborables perdidos en adultos.

Otros estudios ecotoxicológicos han permitido establecer la relación entre la concentración de

TPS con los daños a la vegetación y a la avifauna silvestre.

Principio de Medición de PTS

El principio de medición se basa en extraer el aire ambiente a través de un filtro de retención

del material particulado. La concentración de masa de PTS se obtiene midiendo las partículas

recolectadas por unidad de volumen muestreado. Las partículas se pesan a través de una

balanza analítica de 0.001 a 0.0005 gramos como mínimo. El tiempo de muestreo y la

potencia del equipo muestreador, dependerán juegan un rol muy importante en la selección

del monitoreo de fuentes puntuales o de inmisión atmosférica. En general, los muestradores

TPS de alto volumen (1.1. a 1.7 m3/min), son los más utilizados.

Para el caso del monitoreo Municipal el equipo a utilizar deberá mantener el principio de

mediciones para PTS, pero utilizando fabricación casera como adaptación de un ventilador

domestico para extraer el aire a través del filtro de retención de partículas. Es aconsejable

que este filtro sea de papel con retención de 50 micrones como mínimo. Luego de espacios

de tiempo establecidos (semanal o mensual) un conjunto de papeles filtros (10 a 20) pueden

ser pesados en alguna balanza mecánica con una precisión de 0.01 gr. de precisión.

DIOXIDO DE AZUFRE (S02)

La selección de este parámetro obedece a que ha sido responsable de los más dramáticos

episodios de contaminación y además por que es producido por gran cantidad de fuentes de

contaminación derivados de la combustión del petróleo y carbón. Las fuentes más comunes

son los vehículos a motor diesel, los hornos y quemadores industriales, cocinas domésticas a

kerosene, quema de basura, entre otros.

Los impactos por SO2 en el aire son variados dependiendo de su concentración y de acuerdo a

su asociación con la humedad ambiente, los sólidos totales en suspensión y el temible SMOG.

El daño más severo al ambiente es causado por la conversión del SO2 en ácido sulfúrico,

produciendo lluvias ácidas, cuyos impactos adversos en plantas y animales son duraderos. En

el monitoreo de agua de lluvia se trata el monitoreo de acidez (pH)

En la salud humana, los daños más comunes son la irritación y constricción de las vías

respiratorias superiores, el incremento de hospitalizaciones por IRAs y la incidencia de

ataques de asma en asmáticos y personas sensibles.

Principios de monitoreo de SO2

Los principios de monitoreo varían de acuerdo al tipo de instrumentos de medición de SO2

como químicos, biológicos, electromecánicos, colorimétricos, atmosféricos, cromatografía de

gas, de fotometría de flama, de absorción infrarroja y de fluorescencia.

El monitoreo de SO2 por métodos biológicos se efectúa por selección de líquenes cuya

observación es fácil pero difícil de conseguir. Cabe mencionar que este método es aplicable

solo cuando hay seguridad de que la fuente de contaminación produce principalmente SO2.

En este caso también es aplicable el conteo de hojas, que consiste en tomar una muestra de

una cantidad de arbustos por unidad de área y extraer una cantidad de hojas de cada arbusto.

Luego se establece la proporción de hojas enfermas y hojas sanas, la cual es comparable con

mediciones y resultado de otras áreas. El caso del valle del Tambo o de la ciudad de Ilo es una

zona recomendable.

Los métodos de cromatografía de gas y fotometría de flama no son aplicables para el

proyecto, sin embargo no se descarta un monitoreo anual o semestral de inmisiones de SO2

con el objeto de establecer comparaciones entre diversos métodos y mantener la confiabilidad

del equipo de monitoreo seleccionado

Para el proyecto B5 se recomienda el principio de colorimetría de lectura directa, que consiste

en poner en contacto un reactivo indicador con un flujo de aire constante por unidad de

tiempo (volumen). El cambio de color parcial o total del indicador nos permite obtener la

concentración de SO2 en relación al volumen total de aire circulado por dicho período de

tiempo. Cada cierto tiempo es necesario enviar la muestra a un laboratorio para efectuar el

reajuste del equipo y determinar los intervalos máximos y mínimos.

El equipo de lectura colorimétrica directa, requiere de un sistema de bombeo de aire

conectada a un colector de entrada de aire en forma de embudo invertido de vidrio

conteniendo una malla para evitar la extracción de insectos y partículas gruesas dentro del

colector. En la parte media del sistema deberá conectarse una trampa de humedad antes que

tome contacto con el tubo reactivo. En la ficha de monitoreo se especifica las características

del equipo como el funcionamiento y frecuencia de mediciones

MONOXIDO DE CARBONO (CO)

Este parámetro ha sido seleccionado por el alto incremento que se registra en medios urbanos

del país. Las mayores concentraciones de CO se registran en zonas de intenso tráfico de

vehículos y en áreas adyacentes de fabricas y botaderos de basura. La población que se

encuentra expuesta a altas concentraciones de CO, pueden presentar desde fatiga,

somnolencia y dolores de cabeza, hasta perdida de la concentración, trastornos del sistema

nervioso, coma e incluso la muerte. Dentro de los grupos de mayor riesgo se encuentran los

niños, las mujeres gestantes y los fumadores.

En las localidades seleccionadas del proyecto, este contaminante puede presentarse en

grandes concentraciones debido a las proximidades de yacimientos mineros (Arequipa)

Principios de Monitoreo de CO

El monitoreo de CO en el aire se basa en 3 principios fundamentales: i) de registro directo por

contacto de un reactivo con el aire ambiente. ii) de registro indirecto de un captor de CO y

análisis en laboratorio y iii) mediciones por equipos digitales.

Otra forma de monitoreo de CO en aire se efectúa por su relación con la cantidad de CO en

sangre mediante un complejo formado por el CO y la hemoglobina de la Sangre, denominado

Carboxihemoglobina, COHb, el cual es un indicador que expresa el % de COHb por unidad

de volumen de sangre. La afinidad del CO es 275 veces más que O2.

Debe observarse, que las concentraciones de COHb se deben medir en aquellas personas que

trabajan en la calle y en zonas de trafico intenso, dado que el la mayoría de casos, la

contaminación por CO puede ser mayor en los espacios cerrados (fabricas, viviendas, talleres,

etc.) que en el exterior. Además el monitoreo es valido en personas no fumadoras.

De acuerdo a las localidades seleccionadas en el proyecto, el principio más pertinente es de

lectura directa a través de un reactivo de fácil lectura. El equipo más recomendable es la

extracción de aire por una bomba manual e inyectada a un tubo de entrada y salida

conteniendo una solución de hidroxido de aluminio. Este tubo deberá ser calibrado dentro de

los rangos 10 a 50 ppm 11,000 a 57,500 ug/m3

Se recomienda incluir pruebas de COHb en personas que trabajan en la calle y en algunas

familias que viven en viviendas típicas. En ambos casos se registrarán los casos-controles

respectivos. Estas muestras se podrían analizar a un laboratorio clínico.

Hollin y Humos Monitoreo puntual en vehículos y cocinas

Este parámetro es importante, porque nos permite determinar un cierto porcentaje de

oscuridad u opacidad del ambiente, de los humos provenientes de chimeneas, tubos de escape,

quema de basuras, entre otros humos.

Principio de monitoreo

Se basa en una carta modificada que fue desarrolla por Maximilian Ringelmann, de París.

Consiste de una escala de grises y corresponde a un cierto porcentaje de oscuridad que van

del 20% al 100% de densidad.

Para el caso del Proyecto tanto en el monitoreo comunal como municipal la

evaluación de la densidad de humos y gases negros se pueden muy bien cuantificar

con la carta de Ringelmann modificado que comprende cinco escalas que son del 20,

40, 60, 80 y 100% de completa oscuridad. Se infringen a la ley humos que soprepasan

el 40% de oscuridad.

Ruido

Este parámetro es importante porque perturba el trabajo, el descanso, el sueño y la

comunicación de los seres humanos, dañando algunas veces la capacidad auditiva y otras

reacciones psicológicas, fisiológicas o patológicas. El aspecto más importante se da en la

ciudades de mediana y gran industria y parque automotor.

Principios de monitoreo

El sonido es producido por la vibración de cuerpos o moléculas de aire y se desplaza a modo

de onda longitudinal. El ruido es una forma de energía mecánica y se mide en unidades

relacionadas con la energía. La emisión sonora de una fuente se mide en watts por m2. La

intensidad es proporcional a la medida cuadrática de la presión acústica. Se suele expresar su

valor en decibeles (dB).

La magnitud percibida del sonido se define como sonoridad y su equivalencia en decibeles

recibe el nombre de nivel de sonoridad. La sonoridad está en función de la intensidad y la

frecuencia. Existen diversos procedimientos para calcularla a partir de mediciones físicas.

Los métodos más simples incluyen el nivel de presión acústica (NPA) mediante un filtro o

sistema de filtros se representan la respuesta de frecuencia del oído.

Para el caso de monitoreo municipal se empleará una tabla que correlacionen la intensidad

del sonido con la distancia a la fuente emisora provenientes de vehículos, motores u otros

objetos moviles. Esta tabla será diseñada por medio de mediciones de campo mediante un

sonómetro.

(fichas en proceso)