Calidad del aire
Comportamiento humano
(VV.AA.)
Influencia de las pautas de comportamiento humano en la calidad del aire de áreas metropolitanas al sur de la península Ibérica - (6º Congreso ICES (Centro Internacional de Ciencias de la Tierra), Malargüe, Mendoza, Argentina.
La mayor parte de la población mundial vive en áreas urbanas y en los últimos años el número de grandes urbes ha crecido rápidamente. Las normativas europeas establecen y obligan a los municipios con una población superior a 100.000 habitantes a cumplir unos requisitos como el de disponer de instalaciones y redes de evaluación, informar sobre los niveles de contaminación o elaborar planes y programas para el cumplimiento de los objetivos de la calidad del aire. En zonas urbanas, dichos niveles dependen en gran medida de las pautas de comportamiento humano, siendo las principales emisiones las procedentes de las fuentes móviles. Estudiando las variaciones semanales que presentan determinadas sustancias se puede llegar a estimar la efectividad que tendría la aplicación de medidas de mejora y control de la calidad del aire. La diferencia entre las concentraciones de sustancias registradas en días laborables y fines de semana se conoce como “efecto fin de semana”. Este estudio tiene como objetivo la evaluación de este fenómeno en Andalucía (sur de España), utilizándose para ello las observaciones de ozono, NO, NO2, CO y PM10 durante el período de 2003-8. Se puede indicar que este fenómeno se produce en Andalucía mayoritariamente en áreas metropolitanas y que un descenso en las concentraciones de sustancias como el CO, NO y PM10 durante el fin de semana no supone un incremento de sustancias secundarias como el ozono. La información obtenida se ha utilizado para definir los planes de calidad del aire elaborados a propuesta del Gobierno Andaluz para el 2010.
En los últimos veinte años la población mundial ha crecido a un ritmo superior al 1.5% anual, aumentando de los 4.4 mil millones a principios de los años 80 a los 6.7 mil millones en 2008. Existen más de veinte ciudades con una población superior a los ocho millones de personas: Buenos Aires, Río de Janeiro, Ciudad de México, Sao Paulo, Nueva York, Los Ángeles, Tokio, Shanghai, Paris, Londres, etc. Uno de los mayores retos a los que se enfrenta la sociedad actual es la contaminación atmosférica, la cual es generada mayoritariamente en las áreas metropolitanas y los núcleos industriales. Ésta tiene su origen en la emisión a la atmósfera de sustancias que a determinadas concentraciones pueden ser nocivas para la salud humana, la vegetación o los ecosistemas. Pueden clasificarse en sustancias primarias y secundarias. Primarias: las que son emitidas directamente emitidas por una fuente; secundarias: las que se forman en la propia atmósfera a partir de las primarias.
En áreas urbanas, las sustancias y secundarias pueden mostrar una variación semanal, la cual está asociada a las pautas de comportamiento humano. Así, especies con un carácter primario como los NOx (NO y NO2), CO, PM10 y VOCs registran concentraciones más pequeñas durante los fines de semana que en días laborables debido al descenso de la actividad humana. Esta reducción de las sustancias primarias produce un efecto contrario en sustancias secundarias, como el ozono, registrando valores más altos durante el fin de semana. Esto se conoce como “efecto fin de semana”.
En los últimos años este fenómeno ha despertado gran interés en la comunidad científica, puesto que analizando dicho fenómeno se obtienen resultados de lo que pudiera denominarse “un experimento atmosférico natural”. Trabajos dirigidos en esta línea se han desarrollado en diferentes partes del mundo, principalmente en América y Europa, aunque también en otras zonas como México, Japón o India.
El origen del efecto fin de semana, es un tema que crea cierta controversia en la comunidad científica, siendo en la actualidad varias las hipótesis que intentan dar explicación al comportamiento que muestran las sustancias objeto de estudio. Así se pueden mencionar las siguientes: I. disminución de los procesos de eliminación de ozono por reacción con el NO, debido al descenso de las emisiones de éste; II. diferentes patrones de emisión de NOx entre el fin de semana y los días laborables: así, durante las primeras horas del día del fin de semana los niveles de NOx son mucho menores y en las horas centrales pueden ser similares a las concentraciones de los días laborables; III. el incremento del tráfico durante la noche del viernes y del sábado puede llevar a una mayor acumulación de NOx haciendo que los procesos de formación de ozono al amanecer sean más efectivos.
El sur de España, donde se ubica Andalucía, ha presentado en los últimos años problemas de calidad del aire, concretamente relacionados con el ozono superficial y las partículas en suspensión, PM10; y en los últimos años con los NOx. En general, esta zona presenta tres elementos que la hacen ideal para la ocurrencia de este tipo de problemática medioambiental: altos niveles de temperatura y de radiación solar junto con una compleja dinámica atmosférica superficial, importantes niveles de emisión de sustancias a la atmósfera tanto de origen biogénico como antropogénico y una compleja topografía. El estudio del efecto fin de semana en esta área ayudará a tener un conocimiento más profundo sobre la calidad del aire, además, de contribuir a un mejor diseño en los futuros planes de calidad del aire y en el planteamiento de estrategias de control. El objetivo de este trabajo es realizar una evaluación de la ocurrencia del efecto fin de semana en el sur de España, utilizando las concentraciones de O3, NO2, NO, CO y PM10. Los resultados obtenidos se han utilizado para definir los planes de calidad del aire en Andalucía.
El área de estudio está localizada en Andalucía, que tiene una extensión de 87000 km2 y aproximadamente siete millones de habitantes. Andalucía está dividida en ocho provincias. La mayor parte de la población se encuentra en las áreas metropolitanas de Sevilla, Granada y Málaga. Según la orografía, Andalucía puede ser dividida en tres grandes zonas: valle del Guadalquivir, Sierra Morena y las cadenas montañosas Béticas. El valle del Guadalquivir comienza en las costas del golfo de Cádiz y se extiende tierra adentro unos 300 km hacia el nordeste, abarcando parte de las provincias de Huelva, Cádiz, Sevilla, Córdoba y Jaén. El valle del Guadalquivir está delimitado al norte por Sierra Morena y en el sur por las montañas Béticas. La región central de Andalucía está formada por las cadenas Béticas, con numerosos valles y montañas, con el pico más alto de la Península Ibérica, el Mulhacén con una altitud de 3481 m sobre el nivel del mar.
El estudio que se presenta se ha realizado con los registros horarios de O3, NO, NO2, CO y PM10 recogidos en las diversas estaciones de calidad del aire e integrada en la Red de Vigilancia y Control de la Calidad del Aire de la Consejería de Medio Ambiente de la Junta de Andalucía. Los registros fueron tomados con una resolución temporal de 10 o 15 minutos, a partir de los cuales se calcularon valores horarios. El período de datos utilizado abarca desde 2003 a 2008.
Se han utilizado un total de 43 estaciones de calidad del aire ubicadas en diferentes entornos. Las estaciones de medida han sido clasificadas teniéndose en cuenta su entorno tanto en la microescala como en macroescala. Según la microescala se pueden clasificar en estaciones de tráfico, fondo e industrial; mientras según la macroescala se pueden considerar las urbanas, suburbanas y rurales. La combinación de esta doble clasificación tiene como resultado cinco tipos de estaciones: tráfico urbano (UT), fondo urbano (UB), fondo suburbano (SB), industrial suburbano (SI) y fondo rural (RB). Según esta clasificación, en este estudio se han utilizado 6 estaciones de tráfico urbano, 14 de fondo urbano, 8 de fondo suburbano, 12 industrial suburbano y 3 rurales de fondo.
El primer objetivo ha sido conocer qué patrones de comportamiento diarios presentan estas sustancias en Andalucía, calculándose los ciclos medios diarias para cada sustancia y tipo de emplazamiento. El siguiente aspecto que se ha abordado ha sido la evolución semanal, con el objeto de conocer cada sustancia en función del día de la semana. En base a la evolución diaria que presentan estas sustancias se han considerado los estadísticos más representativos de cada especie, a partir de los cuales se ha analizado la evolución semanal. Así, para el NO, NO2, CO y PM10 se ha utilizado el percentil 90 diario, mientras que para el O3 se ha utilizado el máximo diario de la media 8h móvil. Una vez seleccionados los estadísticos, se han calculado sus correspondientes evoluciones semanales para cada sustancia y tipo de emplazamiento. Por último, se han calculado las diferencias entre los ciclos diarios anuales de días laborables y no laborables. De esta forma, se puede conocer la existencia de efecto fin de semana y cómo se manifiesta este fenómeno en función de la sustancia y tipo de emplazamiento.
Se han evaluado las diferencias que presentan las concentraciones de cinco sustancias, O3, NO, NO2, CO y PM10, durante el fin de semana respecto a los días laborables en Andalucía. Como el número de estaciones utilizadas ha sido superior a los 40 emplazamientos, se han agrupado las estaciones en función de la tipología del emplazamiento, con objeto de obtener patrones de comportamiento en función del tipo de estación de medida. De la evolución diaria anual se han podido conocer los patrones diarios que presentan estos contaminantes en Andalucía.
Con el estudio de la variación semanal, se ha constatado que el ozono presenta un ligero incremento durante el fin de semana, mayoritariamente en zonas urbanas y suburbanas y muy pequeño o nulo en estaciones rurales. En ningún caso el incremento de los niveles de ozono durante el fin de semana pudiera suponer la superación de algunos de los umbrales definidos por la normativa europea. El resto de especies analizadas muestran descensos de sus valores durante el fin de semana, siendo más acusados en estaciones con un mayor carácter urbano.
A partir de la diferencia de la variación diaria, fines de semana menos días laborables, se ha podido conocer que en algunas zonas los niveles de ozono son menores durante las noches del fin de semana (viernes a sábado, sábado a domingo) que durante días laborables, presentando un comportamiento inverso en el intervalo diurno. Sin embargo, en estas noches del fin de semana las concentraciones de NO, NO2, CO y PM10 son más elevadas que en días laborables, mientras que en el intervalo diurno son más pequeñas. Es decir, la actividad humana en las noches del fin de semana es mayor que durante las noches de días laborables. Por el contrario, las emisiones urbanas durante el intervalo diurno de los sábados y domingos es menor que cualquier día laborable.
Estos resultados ponen de manifiesto que una reducción de los niveles de sustancias primarias en Andalucía, procedentes mayoritariamente de las emisiones urbanas como el tráfico rodado y la re-suspensión de material particulado, supondría una reducción considerable en los niveles de las áreas urbanas. Este efecto disminuiría a medida que nos alejáramos de las zonas urbanas hacia las rurales. .
La metodología aplicada pudiera ser utilizada en otras regiones de interés, sirviendo para conocer cual sería la incidencia en los niveles de contaminantes, si se aplican una serie de medidas de control para reducir los niveles de emisiones de las zonas urbanas. De esta manera se pueden conocer previamente los resultados que se van a obtener y optimizar tanto el diseño como la aplicación de las medidas.
Los resultados obtenidos en este trabajo han sido utilizados como referencia de reducción en la redacción de los planes de mejora de la calidad del aire en Andalucía. Se convierten en una herramienta de interés para evaluar objetivos a fijar en la calidad del aire en esta región.
© B. A. de la Morena, J. A. Adame, M. Sorribas, M. Mosert, M. Hernández-Ceballos
© Óleo de Seisdedos