Agosto 2009
Evaluación de Estrategias de Control de Emisiones
en la ZMVM
J. Víctor Hugo Páramo FigueroaDirector General de Gestión de la Calidad del Aire
Proceso de Gestión de la Calidad del Aire en la Ciudad de México
En la Ciudad de México y su área conurbada se ha logrado instrumentar un proceso completo de gestión de la calidad del aire.
Información básica de entrada para la utilización de la modelación
MM5
Topografía y uso de sueloCondiciones
meteorológicas
Emisiones
Modelo de Simulación
de la Calidad del Aire
MM5
Topografía y uso de sueloCondiciones
meteorológicas
Emisiones
Modelo de Simulación
de la Calidad del Aire
Antecedentes de la modelación de la calidad del aire en la ZMVM
En 1991, inicio el Estudio Global de la Calidad del Aire, donde el Instituto Mexicano del Petróleo y el Laboratorio Nacional de los Álamos se dieron a la tarea de desarrollar modelos de Calidad del Aire para la Ciudad de México.
Los resultados de este estudio indicaban que la
generación de ozono en la ZMVM, era más sensible a las reducciones de NOx.
Inicios de la modelación de la calidad del aire en la SMA-DF
En los años 2000-2001, se desarrolló por primera vez en la SMA-GDF la información de emisiones distribuida geográfica y temporalmente, se
realizó una caracterización de los COT
Se desarrolló el primer inventario de emisiones para modelación fotoquímica
Esto posibilitó la modelación de escenarios con MCCM para simular diversas medidas de control de emisiones propuestas en el ProAire 2002-
2010, a instrumentarse en la ZMVM
Modelación de la calidad del aire en la ZMVM en la planeación del PROAIRE 2002-2010
Unas de las primeras aplicaciones hechas con MCCM, fue estimar la concentración de ozono, en el año 2010, al no aplicarse medidas de control de emisiones; y comparativamente, las concentraciones del mismo contaminante al aplicarse control de emisiones en fuentes fijas y móviles.
D1 65x65 celdas 18kmD2 46x46 celdas 6kmD3 40x37 celdas 2km
D03
Inventario de Emisiones del año 1998 para planear la elaboración del PROAIRE 2002-2010
Estrategia No. de medidasVehículos y transportes 38Industria 7Servicios 9Conservación de Recursos Naturales 15Protección de la Salud 8Educación ambiental 4Fortalecimiento Institucional 8Total 89
0100,000200,000300,000400,000500,000600,000700,000
1998 2010 SinMedidas
EMIS
ION
ES D
E H
CT
Y N
OX
(ton/
año)
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
EMIS
ION
ES D
E PM
10
(ton
/año
)PM10 SO2 CO NOX HCFuentes puntuales 3,093 12,442 9,213 26,988 23,980Fuentes de área 1,678 5,354 25,960 9,866 247,599Fuentes móviles 7,133 4,670 1,733,663 165,838 187,773Total 11,904 22,466 1,768,836 202,692 459,352
Sector Emisiones [ton/año]
Ozono en la estación Plateros(3 al 10 de mayo de 1998)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105
113
121
129
137
145
153
161
169
177
185
Hora
Con
c. (p
pm)
MCCM
RAMA
Coef. Corr. 0.88
Ozono en la estación PlaterosDía de interés primario
0
0.1
0.2
0.3
0.4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hora
Con
c. (p
pm)
MCCM
RAMA
Coef. Corr. 0.97
Resultados de calibración del modelo (Datos medidos vs Datos estimados)
Resultados: Calidad del AireCaso base 1998 vs. Escenario 2010 sin medidas adicionales
Isolíneamáxima: 0.32ppm
Suma de ozono en la capa superficial: 246.9660ppm
Celdas: 1330
Altura de la capa superficial: 14.1m
Concentración máxima de ozono: 0.33
CASO BASE 1998p p mConcentración de ozono e l 9 de M ayo, 15h
PED
MER
XALTLA
-99.40 -99.30 -99.20 -99.10 -99.00 -98.90
19.20
19.30
19.40
19.50
19.60
19.70
0.040.060.080.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.300.320.340.36
PED
MER
XALTLA
CES
Isolíneamáxima: 0.32ppm
Suma de ozono en la capa superficial: 246.9660ppm
Celdas: 1330
Altura de la capa superficial: 14.1m
Concentración máxima de ozono: 0.33
CASO BASE 1998p p mConcentración de ozono e l 9 de M ayo, 15h
PED
MER
XALTLA
-99.40 -99.30 -99.20 -99.10 -99.00 -98.90
19.20
19.30
19.40
19.50
19.60
19.70
0.040.060.080.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.300.320.340.36
PED
MER
XALTLA
CES
Isolíneamáxima: 0.36ppm
Suma de ozono en la capa superficial: 264.5689ppm
Celdas: 1330
Altura de la capa superficial: 14.1m
Concentración máxima de ozono: 0.36
ESCENARIO DE REFERENCIA 2010Concentración de ozono e l 9 de M ayo a las 15h
p p m
-99 .40 -99.30 -99.2 0 -99 .10 -99 .00 -98.90
19.20
19.30
19.40
19.50
19.60
19.70
0.040.060.080.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.300.320.340.36
PED
MER
XALTLA
CES
Isolíneamáxima: 0.36ppm
Suma de ozono en la capa superficial: 264.5689ppm
Celdas: 1330
Altura de la capa superficial: 14.1m
Concentración máxima de ozono: 0.36
ESCENARIO DE REFERENCIA 2010Concentración de ozono e l 9 de M ayo a las 15h
p p m
-99 .40 -99.30 -99.2 0 -99 .10 -99 .00 -98.90
19.20
19.30
19.40
19.50
19.60
19.70
0.040.060.080.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.300.320.340.36
PED
MER
XALTLA
CES
Escenario 210 sin medidasConcentración de Ozono el 15 de Mayo, 15 h
Caso base 1998 Concentración de Ozono el 15 de Mayo, 15 h
Medidas• Establecimiento y aplicación de límites de emisión más
estricto para vehículos nuevos a gasolina• Adaptación de sistemas de control de emisiones a
vehículos no equipados desde fábrica (retrofit)• Renovación de la flota vehicular de transporte de
pasajeros de baja capacidad• Sustitución de transporte de pasajeros de mediana
capacidad por vehículos nuevos de alta capacidad• Establecimiento y aplicación de límites de emisión más
estrictos para vehículos nuevos a diesel• Aceleración de la eliminación de vehículos viejos de uso
privado• Renovación de autobuses de la RTP y STE• Renovación de la flota de transporte de carga local• Expansión del Metro• Establecimiento de una red de trenes suburbanos• Ampliación de la red de trolebuses y tren ligero• Localización de taxis en bases• Reconversión energética en la industria• Control de emisiones contaminantes en el sector industrial• Instrumentación de programas de producción más limpia• Disminución de emisiones generadas por las plantas de
energía eléctrica situadas en la ZMVM• Reducción de emisiones en lavanderías de lavado en seco• Reducción de emisiones de gas L.P. en instalaciones
domésticas
Medidas consideradas en el Escenario 2010
Reducción de emisiones
17% en HC, 43% NOx, 16% SO2, 26% CO y 18% en partículas PM10
Resultados de la modelación Escenario 2010 sin y con medidas adicionales
Escenario 2010 sin medidas adicionalesConcentración de ozono el 9 de Mayo a las 15h
ppm
-99.40 -99.30 -99.20 -99.10 -99.00 -98.90
19.20
19.30
19.40
19.50
19.60
19.70
0.040.060.080.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.300.320.340.36
PED
MER
XALTLA
CES
-99.40 -99.30 -99.20 -99.10 -99.00 -98.90
19.20
19.30
19.40
19.50
19.60
19.70
0.040.060.080.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.300.320.340.36
Escenario 2010 con medidas
Concentración de ozono el 9 de Mayo a las 15hppm
PED
MER
XALTLA
CES
Análisis de frecuencias03-11 Mayo (todo el periodo)
0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
0-50 50-100 100-150 150-200 200-250
Rango IMECA
Ocu
rren
cias
CB-1998 E-2010 SM E-2010 CM
SM.- Sin Medidas, CM.- Con Medidas
Resultados de la modelación: Caso base 1998 vs. Escenario 2010 con y sin medidas adicionales
Concentraciones máximas de Ozono
0.270
0.280
0.290
0.300
0.310
0.320
0.330
0.340
0.350
0.360
CB1998 E-2010 SinMedidas adicionales
E-2010 ConMedidas
Con
cent
raci
ón (p
pm)
0.0275ppm(7.65%)
0.0541ppm(15.03%)
7.38%
Resultados de la modelación: Caso base 1998 vs. Escenario 2010 con y sin medidas adicionales
Algunas aplicaciones del modelo MCCM en la ZMVM
• Estimación de la calidad del aire por redistribución de emisiones del transporte de carga en la Ciudad de México de 7 a 9 de la mañana.
• Estimación de la calidad del aire por redistribución de emisiones del transporte de carga en la Ciudad de México de 7 a 10 de la mañana.
• .Modelación de la calidad del aire en la ZMVM, con la actualización del Programa Hoy no Circula 2004.
• Aplicación de limites de emisión más estrictos para autos particulares a gasolina, establecidos en la NOM-041.
• Contribución de las emisiones biogénicas a la concentración de ozono en la ZMVM”
• Modelación fotoquímica de los escenarios de Precontingencia y fase I en la ZMVM.
• Estimación de ozono en la ZMVM, asociado a las emisiones de 14 plantas generadoras de electricidad.
Algunas aplicaciones del modelo MCCM en la ZMVM
• Estimación de ozono en la ZMVM, asociado a las emisiones de 14 plantas generadoras de electricidad y cierre de la Termoelecrita Jorge Luque.
• Estimación de las concentraciones de ozono en el 2005 con la simulación de 13 medidas de control de emisiones, incluidas en el PROAIRE 2002-2010”
• Estimación de las concentraciones de ozono en el 2006 con la simulación de 14 medidas de control de emisiones, incluidas en el PROAIRE 2002-2010”
• Modelación del impacto en la calidad del aire por ozono con la aplicación fe 6 medidas metropolitanas de reducción de emisiones.
• Modelación del impacto en la calidad del aire por ozono con la aplicación del Programa Hoy no Circula sabatino.
• Estimación de las concentraciones de ozono con la reducción de emisiones de las medidas incluidas en el plan verde hasta el 2015.
Ejemplo de aplicación de la modelación en 13 Medidas de reducción de emisiones, del PROAIRE 2002-2010
Emisiones del año 2002 en [ton/año]
Para la estimación de las concentraciones de ozono con la simulación de 13 medidas de control de emisiones incluidas en el PROAIRE 2002-2010, se tomó como base el inventario de emisiones del año 2002
Estimar las variaciones de ozono al implantar 13 medidas de control de emisiones incluidas en el PROAIRE 2002-
2010
PM10 SO2 CO NOx COTFuentes puntuales 4,246 3,579 6,880 19,543 75,933Fuentes de área 12,781 40 7,612 11,818 412,432Fuentes móviles 4,444 4,929 1,927,101 156,311 204,347Total 21,471 8,548 1,941,593 187,672 692,712
SectorEmisiones
Aplicación de la modelación en 13 Medidas de reducción de emisiones, del PROAIRE 2002-2010
Medidas1. Modernización del "Programa de Verificación Vehicular"2. Substitución de convertidores catalíticos3. Uso de combustibles alternos4. Actualización del "Programa Hoy No Circula"5. Renovación de taxis6. Programa de autorregulación de unidades a diesel7. Renovación del transporte público operado por RTP8. Substitución del transporte de mediana capacidad por
transporte de alta capacidad9. Programa ostensiblemente contaminante10.Corredor Insurgentes (Metrobus)11.Construcción del segundo piso del periférico y otras
vialidades y distribuidores12.Programa de reducción de emisiones en las 300
industrias más emisoras13.Recuperación de vapores en estaciones de servicio14.Reducción de fugas de Gas L. P.
Reducción de emisiones
9% en COT, 31% NOx, 16% SO2, 17% CO y 18% en partículas PM10
Dominios de la Modelación de la Calidad del aire en la ZMVM en la planeación del PROAIRE 2002-2010
D1 90X115 celdas 27km D2 100x112 celdas 9kmD3 76x94 celdas 3kmD4 91x100 celdas 1km
D04
Comparación de ozono estimado y medido en las estaciones UAM Iztapalapa y Xalostoc
UIZ
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
DIAS DE FEBRERO
O3
(PPM
)
RAMA MCCM
13 14 15
XAL
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
DIAS DE FEBRERO
O3
(PPM
)
RAMA MCCM
13 14 15
Coef. Corr. 0.876
Coef. Corr. 0.812
Escenario sin la aplicación de medidas Escenario con la aplicación de medidas
Resultados: Mapas de comparación de ozono con y sin la aplicación medidas
Análisis de frecuencias
Comparación de los resultados de la modelaciónEscenario sin y con medidas
0
50
100
150
200
250
300
350
0-20 21-40 41-60 61-80 81-100 101-120
Rangos IMECA
Con
curr
enci
as
Escenario sin medidas Escenario con medidas
En la Ciudad de México existen grupos dedicados a la modelación de la calidad del aire en el IMP, la UNAM, la UAM, el INE, el Centro Mario Molina y la SMA del DF, entre otras.
Estudios recientes realizados por el grupo de expertos en modelación de los proyectos MCMA2003 y MILAGRO2006, indican que actualmente las concentraciones de ozono en la ZMVM son más sensibles a las variaciones de COV, a diferencia de lo que indicaba el Estudio Global de la Calidad del Aire realizado por el IMP a principios de los años 90 donde el ozono era influenciado en mayor medida por los NOx.
Estudios recientes de la modelación
Otros métodos de evaluación de estrategias de control
Tendencias de emisiones y concentración de PM10 y SO2
en la ZMVM
0
20
40
60
80
100
120
140
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Conc
entra
ción
[µg/
m3 ]
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
35,000
40,000
45,000
Emis
ión
[ton/
año]
Concentración Emisión
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Conc
entra
ción
[ppm
]
0
10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
Emis
ión
[ton/
año]
Concentración Emisión
SO2
PM10
Otros métodos de evaluación de estrategias de control
Tendencias de emisiones y concentración de CO y
NOx en la ZMVM
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Conc
entra
ción
[ppm
]
0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
300,000
Emis
ión
[ton/
año]
Concentración Emisión
0
1
2
3
4
5
6
7
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006
Conc
entra
ción
[ppm
]
0
500,000
1,000,000
1,500,000
2,000,000
2,500,000
3,000,000
3,500,000
4,000,000
4,500,000
5,000,000
Emis
ión
[ton/
año]
Concentración Emisión
NOX
CO
Otros métodos de evaluación de estrategias de control
69
85
103
9186
104
115
67
9285
75
100
126
91
75 7579
66 64
77
90
0
20
40
60
80
100
120
140
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
Hor
as
2006-2007 2007-2008 2008-2009
Frecuencia de horas con excedencias a la NOM por día de la semana
27
25
20
2324
17
20
31
24
22
26
20
15
25
27 27
23
2728
22
28
0
5
10
15
20
25
30
35
Lunes Martes Miércoles Jueves Viernes Sábado Domingo
Día
s
2006-2007 2007-2008 2008-2009
Frecuencia de días limpios por día de la semana
Impacto de la aplicación del HNC sabatino en la calidad del aire en la Ciudad de México
Programa de Transporte Escolar
IMPULSO DEL SISTEMA DE IMPULSO DEL SISTEMA DE TRANSPORTE TRANSPORTE DE PASAJEROSDE PASAJEROS LIMPIO LIMPIO
Y EFICIENTE Y EFICIENTE
En el mes de febrero de 2009 se publicó:
• El Acuerdo que establece las mediadas para controlar y reducir la contaminación atmosférica y congestionamiento vial,
• El Decreto por el que se expide el Programa de Transporte Escolar en el DF, y
• El Manual de aplicación del Programa de Transporte Escolar en el DF.
17
RESULTADOS DEL PROGRAMA RESULTADOS DEL PROGRAMA DEMOSTRATIVODEMOSTRATIVO
EMISIONES ANUALES EN AUTOMÓVIL (ton/año)
NOx HC CO PM10 CO2
Colegio Oxford 1.84 1.03 12.31 0.05 712
Inst. Cumbres Lomas 1.30 0.72 8.65 0.04 501
Inst. Cumbres Vista Hermosa 1.31 0.73 8.75 0.04 506
Total 4.45 2.48 29.71 0.13 1,719
EMISIONES ANUALES EN AUTOBUS (ton/año)
NOx HC CO PM10 CO2
Colegio Oxford 1.00 0.25 1.36 0.01 197
Instituto Cumbres Lomas 1.00 0.25 1.36 0.01 197
Instituto Cumbres Vista Hermosa 1.14 0.29 1.54 0.01 223
Total 3.14 0.79 4.26 0.03 617
85% menos de CO y PM10
64% menos de HC y CO2
29% menos de NOx
Con el uso de autobuses escolares, sólo en esas tres escuelas se dejan de emitir 1,130 ton de contaminantes al año
Los padres de familia recorrían alrededor de 7.1 millones de km/año para transportar a sus hijos (sumando los 3 colegios), en tanto que los camiones en los que ahora se realizan esos viajes sólo circulan 600 mil km/año, es decir 91.5% menos del kilometraje anterior recorrido en vehículos particulares.
18
Director General de Gestión de la Calidad del AireJ. Victor Hugo Páramo Figueroa
Gracias por su atención
http://www.sma.df.gob.mx