90330201

Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias

Básicas

ISSN: 0120-4211

[email protected]

Universidad de Pamplona

Colombia

Quijano Parra, Alfonso; Orozco M., José Alejandro

Monitoreo de material particulado-fraccion respirable (PM 2.5) en Pamplona (Colombia)

Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas, vol. 3, núm. 2, julio, 2005, pp. 1-11

Universidad de Pamplona

Pamplona, Colombia

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ISSN 0120 - 4211 Bistua Vol. 3 No. 2

Universidad de Pamplona 1

1 Universidad de Pamplona, Facultad de Ciencias Básicas,Departamento de Química. Grupo de Investigación en Química Atmosférica,

Email:alquiparra @unipamplona.edu.co2 Universidad de Pamplona Facultad de Ciencias Básicas,

Departamento de Química.Semillero de Investigación en Química Atmosférica

MONITOREO DE MATERIALPARTICULADO-FRACCIONRESPIRABLE(PM 2.5 ) EN PAMPLONA(COLOMBIA)

Alfonso Quijano Parra1

José Alejandro Orozco M.2

RESUMEN

La contaminación ambiental producida por las fuentes móviles(vehículos) quecirculan por la ciudad es uno de los graves problemas que tenemos que afrontarlos habitantes de las grandes ciudades.

Uno de los contaminantes que producen las denominadas fuentes móviles es elllamado Material Partículado, conocido como polvo en suspensión, es decir aquellapartícula que esta suspendida en el ambiente por un largo tiempo.

Es de importancia fundamental conocer lo que nosotros denominamos como lafracción respirable es decir aquella parte del aire que inhalamos y pasa a travésde la traquea e ingresa al tracto respiratorio, conocida como material particuladoPM 10.(el tamaño de la partícula es de 10 micras)

Aún más importante es conocer la concentración de las partículas que ingresanal organismo y se depositan en lo más profundo de las vías respiratorias comoson los sacos alveolares, estas partículas son conocidas como PM 2.5 (debido altamaño de la partícula que son 2.5 micras).

La fracción PM 2.5 es producida por la combustión de los vehículos que circulanpor nuestras ciudades en especial por aquellos que funcionan con motoresDiesel.- Las grandes capitales del mundo están muy preocupadas por lacontaminación que emiten estos vehículos y es frecuente en estas ciudades elmonitoreo del material particulado fracción respirable PM 2.5.

Bistua Vol. 3 No. 2 ISSN 0120 - 4211

Universidad de Pamplona2

La universidad de Pamplona conciente con el compromiso de dejarle a nuestrasfuturas generaciones un aire más limpio, ha iniciado el estudio de la calidad delaire en Pamplona, con el monitoreo de la fracción respirable PM 2.5, colocando anuestra universidad a la vanguardia en el diagnostico de este contaminanteprimario atmosférico.

PALABRAS CLAVES

Contaminación ambiental, Material particulado, ,Fracción respirable PM 2.5, Aireen Pamplona, Partisol 2025 Plus

ABSTRACT

The environmental pollution produced by the mobile sources (vehicles) thatcirculate along the city is one of the serious problems that we have to confront theinhabitants of the big cities.

One of the pollutants who produce the mobile sources called is so calledParticulate matter, acquaintance as powder in suspension, that is to say that theparticle that this suspended in the environment in a long time.

It is of fundamental importance knowing what we name since the breathablefraction is to say that part of the air that we inhale and happens(passes) acrossthe trachea and enters to the respiratory tract, known as Particulate matter PM 10(The size of the particle is of 10 microns)

Furthermore importantly it is to know the concentration of the particles that enterto the organism and settle in the deepest of the respiratory tract since they are thealveolar sacks, these particles are known as PM 2.5 (due to the size of the particlethat are 2.5 microns).

The fraction PM 2.5 is produced by the combustion of the vehicles that circulatealong our cities especially along those that work with engines Diesel. - The bigcapitals of the world are very worried by the pollution that they express(emit)these vehicles and it is frequent in these cities the monitoring of the Particulatematter breathable fraction PM 2.5.

The university of Pamplona conciente with the commitment to leave our futuregenerations a cleaner air, it has initiated the study of the quality of the air inPamplona, with the monitoring of the breathable fraction PM 2.5, placing to ouruniversity to the forefront in the diagnosis of this primary atmospheric pollutant

KEY WORDS

Environmental pollution ,Particulate matter, PM2.5 -breathable fraction, air inPamplona, Partisol 2025 Plus



INTRODUCCION

En el aire se encuentran presentes diversosmateriales, tanto en estado gaseoso comosólido y líquido.- A estos materiales sólidos ylíquidos se les conoce en las ciencias de laatmósfera como partículas. Las partículas hansido desde siempre un constituyente natural dela atmósfera, ya que pueden generarse a partirde procesos tan variados como la erosión delsuelo ocasionada por el viento, los incendiosforestales, el desprendimiento de polen de lavegetación y hasta las erupciones volcánicas.

El material particulado atmosférico se definecomo un conjunto de partículas sólidas y/olíquidas presentes en suspensión en laatmósfera (Mészáros, 1999) y es posiblementeel contaminante de criterio más importante porla multiplicidad de fuentes y sus efectos sobrela salud. Es necesario considerar que eltérmino material particulado atmosférico es unconcepto amplio que engloba tanto laspartículas en suspensión como las partículassedimentables (diámetro > 20 µm),caracterizadas por un corto tiempo deresidencia en la atmósfera (varias horas).

Las partículas atmosféricas pueden seremitidas por una gran variedad de fuentes deorigen natural o antropogénico. Respecto a losmecanismos de formación, las partículaspueden ser emitidas como tales a la atmósfera(primarias) o bien ser generadas porreacciones químicas (partículas secundarias).Dichas reacciones químicas pueden consistiren la interacción entre gases precursores enla atmósfera para formar una nueva partículapor condensación, o entre un gas y una partículaatmosférica para dar lugar a un nuevo aerosolpor adsorción o coagulación (Warneck, 1988).

La contaminación atmosférica por materialparticulado se define como la alteración de lacomposición natural de la atmósfera comoconsecuencia de la entrada de partículas ensuspensión , ya sea por causas naturales opor la acción del hombre (Mészáros, 1999). La

presencia de las partículas en la atmósfera, asícomo su posterior deposición, puede generarefectos tanto en el clima, en los ecosistemascomo en los seres vivos (Aitken, 1880; Dockeryet al., 1993; Schwartz, 1994 y 1996; Dockery yPope, 1996; Arimoto, 2001).

Las partículas de interés son aquellas que estándisponibles para que los seres humanos lasinhalen, o sea aquellas que permanecensuspendidas en la atmósfera durante períodosrelativamente largos,.- El tiempo que laspartículas permanecen suspendidas en el airedepende principalmente de su tamaño..- Eltamaño de las partículas se define por sudiámetro aerodinámico y la distribucióngranulométrica de este tipo de partícula una vezemitida es relativamente constante, (Alfaro etal., 1998).

Estas partículas se caracterizan por sugranulometría gruesa (si nos referimos aconcentraciones másicas de materialparticulado). La abundancia relativa departículas depende de la velocidad del viento,de modo que a bajas velocidades se producela resuspensión de las partículas de mayordiámetro, mientras que al incrementar lavelocidad se emiten las partículas de menordiámetro. Al margen de la velocidad del viento,la emisión de las partículas depende de lasuperficie del suelo, de la humedad y lacobertura vegetal entre otros factores(Marticorena et al., 1997).

El diámetro de las partículas atmosféricas ensuspensión varía desde nanómetros (nm) hastadecenas de micras (µm). Generalmente seidentifican diferentes rangos de tamaños departícula denominados "modas", que estánrelacionados en su mayoría con el mecanismode formación de las partículas: nucleación,Aitken, acumulación y moda gruesa (Warneck,1988; EPA, 1996; Seinfeld y Pandis, 1998. Engeneral, la granulometría y la composiciónquímica del material particulado suelen sercaracterísticas del foco emisor. La



denominación de las partículas incluidas endeterminados rangos granulométricos varía enfunción del ámbito de estudio, ya sea enciencias atmosféricas o en epidemiología ycalidad del aire. Así, como se verá másadelante, se denomina "partículas finas" enciencias atmosféricas a aquellas partículas dediámetro <1µm, mientras que en epidemiologíaesta definición abarca hasta las partículas dediámetro <2.5 µm. Consecuentemente, enestudios epidemiológicos se hace referencia apartículas gruesas a partir de 2.5 µm dediámetro, mientras que en ciencias de laatmósfera se consideran gruesas las partículasde diámetro >1 µm.

En términos de calidad del aire se definentambién cuatro parámetros fundamentalesatendiendo al tamaño de corte de los sistemasde captación: PST, PM10, PM2.5 y PM1.- Eltérmino PST se refiere a Partículas enSuspensión Totales y son el indicador que seemplea en Colombia para evaluar laconcentración de partículas en la atmósfera.(Icontec 1995). Bajo este concepto se agrupaa todas las partículas que se encuentransuspendidas en el aire. -El sistema respiratorioconstituye la principal vía de entrada del materialparticulado en el organismo. La deposición delas partículas en diferentes partes del cuerpohumano depende del tamaño, forma y densidadde las partículas, así como de la respiracióndel individuo (nasal u oral). Posteriormente, losefectos que puede inducir el materialparticulado en el organismo dependen de lagranulometría, la morfología y la composiciónquímica de las partículas, el tiempo deexposición y la susceptibilidad de cada persona.

Las partículas con un diámetro menor a 10micrómetros PM10 son un indicador querepresenta la fracción respirable de laspartículas suspendidas totales susceptible decausar efectos a la salud, debido a que por sutamaño pueden penetrar más profundamenteen el sistema respiratorio humano es decir enla parte toráxica que incluye la traquea,

pulmones y bronquios. - Las partículassuspendidas con un diámetro mayor a 10micrómetros no penetran mas allá de la narizporque se quedan atrapadas en las estructurasnasales filtrantes que protegen al resto delaparato respiratorio.

Las partículas con un diámetro inferior a 2.5micrómetros PM 2 .5, son un indicador querepresenta la cantidad de partículassuspendidas que no se emiten directamente alaire sino que se forman en la atmósfera comoproducto de reacciones químicas y procesosfísicos; las partículas PM 2.5 pueden alcanzarla cavidad alveolar y, por tanto, provocar dañoen la salud de la población.

A partir de numerosos estudios epidemiológicosllevados a cabo en las décadas de 1980 y 1990se han obtenido suficientes datos para afirmarque existe una correlación significativa entre laexposición al material particulado atmosféricoy diversos efectos adversos sobre la salud(Dockery et al., 1993; Schwartz, 1994 y 1996;Bascom et al., 1996; Dockery y Pope, 1996;Brunekreef et al., 1997; Künzli et al., 2000). Enestos estudios los niveles de materialparticulado han sido caracterizados dediferentes formas, incluyendo la concentraciónen masa total (Partículas en SuspensiónTotales, PST), la concentración de algunas desus fracciones(PM10,PM2.5,)la composiciónquímica o la concentración de black carbon(BC). Según sus resultados, a modo deejemplo, en Austria, Suiza y Francia el 6% delas muertes anuales (aproximadamente 40.000muertes/año) son atribuibles a la contaminaciónpor partículas atmosféricas (Künzil et al., 2000).Los efectos de la exposición al materialparticulado atmosférico se observan tanto enepisodios de contaminación crónicos comoagudos (WHO, 2002). Ambos tipos de episodioconllevan aumentos en los ingresoshospitalarios por enfermedades respiratorias ycardiovasculares, siendo estas las principalescausas de los incrementos en la mortalidad(Schwartz, 1994; Dockery y Pope, 1996).



Diversos autores se han encaminado tambiéna evaluar la influencia del material particuladoatmosférico fino sobre el número de casos decáncer de pulmón. Cohen (2000) y Nyberg etal. (2000) encontraron una relación directa conlas emisiones de los motores de los vehículos,estimadas a partir de las emisiones de NO2.Asimismo, Bhatia et al. (1998) y Lipsett yCampleman (1999) afirman que las emisionesde los motores diesel podrían ser la causa deeste incremento en los casos de cáncer depulmón, en conjunto o de forma independientede las emisiones de NO2 contaminante. Sinembargo, Abbey et al. (1999) discuten la relaciónentre PM2.5 y cáncer de pulmón, al observarun mayor grado de correlación con PM 10 y lasemisiones de SO2. La Agencia Internacionalpara la Investigación del Cáncer (IARC) no haclasificado hasta la fecha las emisiones demotores diesel como agente carcinogénico enhumanos (WHO, 2003).

Como resultado de estos estudios, laOrganización Mundial de la Salud en su informede Enero de 2003 recomienda el desarrollo dela directiva europea de Calidad del Aire en loreferente al PM 2.5. Asimismo, debido a laevidencia existente en la literatura quedemuestra los efectos adversos de la fraccióngruesa (PM 2.5-10, Dockery y Pope 1993;Pekkanen et al. 1997; Künzli et al., 2000) sugieregarantizar la vigencia de la normativa respectoa PM10 (WHO, 2003).

MATERIALES Y METODOS

MONITOREO DE PARTICULASSUSPENDIDAS -FRACCION RESPIRABLEPM2.5 EN LA CIUDAD DE PAMPLONA-COLOMBIA

La población de Pamplona-Norte deSantander(Colombia) esta ubicada en lacordillera oriental de Colombia, al sureste delDepartamento de Norte de Santander concoordenadas geográficas 72o 25 de longitudOeste y 7o 20 de latitud Norte , una altitud de

2300 mts snm y una presión atmosférica de583 mm Hg, para evaluar la calidad del Aire enla ciudad de Pamplona, desde Abril de 2005 seinstaló un equipo semiautomático medidor dematerial particulado-fracción respirable PM 2.5siguiendo los lineamientos establecidos por laOrganización Mundial de la Salud y LaEnviromental Protection Agency.- La técnica demuestreo utilizada para determinar las partículassuspendidas en la atmósfera es el método delos" Altos Volumenes" (Hi-Vol), (Hi-Vol)(Icontec1995) para partículas suspendidas en laatmósfera que consiste en hacer pasar unacorriente de aire ambiente a través de un filtrode Palmflex de un diámetro de 47 mm durante24 horas continuas con una frecuencia demuestreo de tres días; el flujo de aire filtradopermanece constante durante este tiempo demuestreo y equivale a 1 metro cúbico por hora.El volumen de aire muestreado es de 24 metroscúbicos.

El diseño del equipo de muestreo y la velocidada la que se hace pasar el aire, hacen quesolamente se capten en el filtro las partículassuspendidas de interés, en este caso la fracciónrespirable PM 2.5

El equipo de muestreo de la Ruprecht yPatashnick- Partisol 2025 Plus que cumple contodas las especificaciones de los métodos dereferencia federal para la medición de PM 2.5 ,se instaló en la azotea de la facultad de CienciasBásicas de la Universidad de Pamplona., quenos capta las emisiones vehiculares producidaspor las fuentes móviles que utilizan comocombustible el Diesel y la gasolina y ademáses una zona densamente poblada en la ciudad, con un flujo vehicular pesado.

Es de señalar que actualmente en Colombiano existe norma tanto para el PM10 comopara el PM 2.5, sin embargo hemos tomado lanorma para el PM 2.5 establecida por la EPAde 50 microgramos/metro cúbico para elmuestreo diario y para el promedio GeométricoAnual de todas las muestras recolectadas



durante el año, la norma de 15 microgramos /metro cúbico.

Es de suma importancia señalar que es laprimera vez que en la Republica de Colombiase monitorea el material particulado-fracciónrespirable PM2 . 5 y las concentracionesobtenidas de PM 2.5 serán una gran referenciaen el momento de establecer la norma paraColombia de este contaminante primarioatmosférico

CONTEO VEHICULAR

Como ya se mencionó, esta zona de la ciudadesta influenciada por un alto tráfico vehicular

pesado, cuyos vehículos utilizan comocombustible el diesel y un tráfico liviano queutiliza como combustible la gasolina, por estarazón decidimos realizar el conteo de fuentesmóviles que circulan por la zona durante 8horas y comparar esta circulación vehicular conuna zona completamente ausente de tráficovehicular pesado.

En la tabla No 1 se muestra el conteo vehicularen la estación de la Universidad (1938)

En la tabla N 2 se muestra el conteo vehicularen una zona ausente de tráfico vehicularpesado, como es el Parque Agueda Gallardo(al interior de la ciudad)

HORA TRACTO BUSINT CAMIONES BUSES JEEPS AUTO TAXI MOTOS Diesel Diesel Diesel Diesel Gasolina Gasolina Gasolina 8:30 - 9:00 29 5 27 17 8 65 70 9 9:00 - 9:30 17 2 28 19 11 41 50 6 9:30 - 10:00 12 1 20 21 5 37 50 4 10:00 - 10:30 15 4 20 11 4 36 27 4 10:30 - 11:00 35 6 26 18 13 46 37 8 11:00 - 11:30 10 3 16 16 13 30 28 8 11:30 - 12:00 6 4 15 15 5 31 22 4 2:30 - 3:00 12 3 27 13 11 51 57 3 3:00 - 3:30 14 8 37 16 15 56 56 3 3:30 - 4:00 19 2 14 10 12 43 52 14 4:00 - 4:30 10 5 15 13 14 44 48 10 4:30 - 5:00 1 2 23 14 20 40 29 12 Total 180 45 268 183 131 520 526 85

HORA CAMIONETAS AUTO TAXI MOTOS D-G Gasolina Gasolina Gasolina 8:30 - 9:00 47 86 150 12 9:00 - 9:30 13 192 103 30 9:30 - 10:00 27 204 204 14 10:00 - 10:30 16 243 227 23 10:30 - 11:00 08 223 187 12 11:00 - 11:30 13 283 163 18 11:30 - 12:00 6 265 143 25 2:30 - 3:00 5 198 138 18 3:00 - 3:30 18 256 209 7 3:30 - 4:00 6 215 246 19 4:00 - 4:30 4 234 182 26 4:30 - 5:00 15 208 158 29 Total 178 2607 2110 233

TOTAL 5128

Tabla 1

Tabla 2



RESULTADOS Y DISCUSION

En la figura 1 se muestra el resultado de siete monitoreos de fracción respirable PM 2.5 en laciudad de Pamplona realizado durante el mes de Abril de 2005.

Fig 1

En la gráfica 2 se observa el resultado de diez monitoreos de PM 2.5 en Pamplona en el mesde Mayo

Fig 2En la gráfica 3 se observa el resultado de nueve monitoreos de PM2.5 en Pamplona en elmes de Junio

Fig 3

Monitoreo de PM 2.5 en Pamplona(Colombia)

05

101520253035

1 2 3 4 5 6 7

Mes de Abril de 2005

PM

2.5

m

icro

gra

m/m

etrc

ub

ic

Monitoreo de Pm 2.5 en Pamplona(Colombia)

05

10152025303540

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Mes de Mayo de 2005

PM

2.5

m

icro

gra

m/m

etrc

ub

ic


0

10

20

30

40

50

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mes de junio de 2005

PM

2.5

m

icro

gra

m/m

etrc

ub

ic



En la figura 4 se observan los resultados de once muestreos de PM2.5 en Pamplona, realizadosen el mes de Julio.

Fig 4

En la figura 5 se observan los resultados de diez muestreos de PM2.5 en Pamplona, realizadosen el mes de Agosto

Fig 5.En la fig 6 se observan los resultados de diez muestreos de PM 2.5 en Pamplona, realizadosen el mes de Septiembre

Fig 6

En la fig 7 se observan los resultados de nueve muestreos de PM 2.5 realizados en Pamplonaen el mes de Octubre.

Monitoreo de PM 2.5 en Pamplona (Colombia)

05

10152025303540

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Mes de Julio de 2005

PM

2.5

m

icro

gra

m/m

etrc

ub

ic

Serie2Serie1


05

10152025303540

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Mes de Agosto de 2005

PM

2.5

m

icro

gra

m/m

etrc

ub

ic

Serie2Serie1


05

10152025303540

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Mes de Septiembre de 2005

PM

2.5

m

icro

gra

m/m

etrc

ub

ic



Fig 7

En la fig 8 se muestra la proyección de los promedios geométricos de todos los muestreosde PM 2.5 realizados en el año 2005 en la ciudad de Pamplona

Fig 8

Como se observa en los gráficos del 1 al 7 en los que se muestra el resultado de lasconcentraciones diarias obtenidas de la fracción respirable PM 2.5 en la ciudad de Pamplona, nose sobrepasa la norma diaria para el PM 2.5 , sin embargo al observar el gráfico 8 en el que semuestra la proyección del promedio geométrico de todas las muestras obtenidas, se sobrepasala norma, lo que nos habla a las claras la urgente necesidad de controlar las emisiones producidaspor la combustión vehicular de las fuentes móviles que utilizan como combustible el Diesel asícomo aquellos vehículos que utilizan como combustible la gasolina.

CONCLUSIONES

* Por primera vez en la República de Colombia se obtienen y se reportan concentraciones diariasde material particulado fracción respirable PM 2.5 y las proyecciones de los promedios geométricosanuales.

* El análisis de los muestreos diarios no superan la norma diaria, pero la proyección de lospromedios geométricos supera ampliamente la norma internacional, lo que nos habla a las clarasla urgente necesidad de las autoridades ambientales Colombianas de controlar a las fuentesmóviles en especial a aquellas que utilizan como combustible el diesel.

Monitoreo de PM 2.5 en Pamplona

05

1015202530

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mes de Octubre 2005P

M2.

5 m

icro

gra

m/m

etrc

ub

ic

Promedios Geométricos de PM 2.5 en Pamplona

0

5

10

15

20

25

1

Año 2005

Pro

med

ios

geo

mét

rico

s d

e P

m 2

.5

mic

rog

ram

/met

rcu

bic



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RECONOCIMIENTOS

A la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad de Pamplona, en especial al profesorFreddy Solano Ortega, por su permanente apoyo en la realización de esta investigación.

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