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SEXTO INFORME
2009 CALIDAD DEL AIRE DE LA CIUDAD
DE SAN JOSÉ
Sexto Informe de Calidad del Aire de la ciudad de San José: 2009
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Sexto Informe de Calidad del Aire de la ciudad de San José: 2009
D I R E C T O R I O
Ing. Johny Araya Monge
Alcalde Municipalidad de San José
Dra. María Luisa Ávila Agüero
Ministra de Salud
Dr. Jorge Rodríguez
Ministro de Ambiente, Energía y Telecomunicaciones
Dr. Olman Segura Bonilla
Rector Universidad Nacional
Sexto Informe de Calidad del Aire de la ciudad de San José: 2009
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Elaborado por el Laboratorio de Análisis Ambiental, Escuela de Ciencias Ambientales de la Universidad Nacional, con la colaboración de:
Dr. Jorge Herrera Murillo
Licda. Susana Rodríguez Román
BSc. José Félix Rojas Marín
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PRESENTACIÓN La contaminación del aire se define como la presencia en la atmósfera de una sustancia en cantidades tales que pueden afectar adversamente a los humanos, los animales, la vegetación y los materiales. Este fenómeno es un asunto preocupante por el simple hecho de que el hombre para vivir inhala aproximadamente 14 mil litros de aire al día y sólo puede soportar sin la cantidad necesaria 5 minutos, de manera que este aire únicamente puede presentar un cierto grado de impurezas, fuera del cual el hombre empezaría a presentar efectos adversos a su salud (Pueschel, 1995).
El uso de combustibles en el transporte, la generación de energía eléctrica y el sector industrial representan las principales fuentes de emisión de contaminantes a la atmósfera. Una vez que son liberados, los gases y las partículas aerosólicas se mezclan en la atmósfera y son transportados a grandes distancias de su lugar de origen sin reconocer fronteras geopolíticas.
La concentración de contaminantes atmosféricos en una región depende de la influencia de factores ambientales, como las condiciones meteorológicas (la velocidad y dirección del viento, la temperatura, la humedad relativa, la precipitación pluvial, la presión atmosférica, la radiación solar y la altura de la capa de mezcla) y la topografía de la zona impactada (altitud, relieve y morfología del sitio).
Los contaminantes atmosféricos son una mezcla compleja de partículas y gases. Uno de los principales contaminantes del aire son las partículas suspendidas que varían de tamaño desde 0,001 hasta 40 µm, aunque la mayor parte de su masa se concentra entre los 0,1 y 10 µm y son las que más afectan al ambiente y la salud humana (Warneck, 1988), por lo que hace aproximadamente 30 años se empezaron a estudiar las partículas
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menores o iguales a 10 µm (PM10), después las menores o iguales a 2,5 µm (PM2,5) y recientemente las menores o iguales a 1µm (PM1) o más pequeñas. En fase gaseosa, los principales contaminantes primarios son los compuestos químicos como el monóxido de carbono (CO), dióxido de azufre (SO2) y dióxido de nitrógeno (NO2), y los contaminantes fotoquímicos secundarios como el ozono (O3) y otros subproductos que se forman por combinaciones de estas especies en presencia de radiación solar.
A los gases CO, SO2, NO2, O3 y a las PM10 y PM2,5 se les conoce como contaminantes criterio, por que fueron objeto de estudios de evaluación publicados en documentos de calidad del aire. Además, se han identificado como perjudiciales para la salud y el bienestar de los seres humanos. Estos contaminantes se presentan en mayor en las áreas urbanas, y son una referencia para establecer una forma estandarizada de medición de los niveles de contaminación atmosférica en cualquier lugar y para hacer comparaciones entre el grado de contaminación de varios sitios a la vez, con fuentes de contaminación antropogénica similares.
El presente informe sintetiza los resultados de la valoración de algunos de estos contaminantes para la ciudad de San José durante el año 2009, como un aporte de la Municipalidad de San José, la Universidad Nacional, el Ministerio de Salud y el Ministerio de Ambiente, Energía y Telecomunicaciones, al desarrollo de indicadores de estado ambiental que permitan orientar las políticas nacionales en materia de gestión de la calidad del aire.
Dr. Jorge Herrera Murillo
Licda. Susana Rodríguez Román
BSc. José Félix Rojas Marín
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INDICE
Página ANTECEDENTES DEL MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AIRE EN LA CIUDAD DE SAN JOSÉ
6
MONITOREO DE CALIDAD DEL AIRE EN LA CIUDAD DE SAN JOSÉ Y SUS PRINCIPALES TENDENCIAS
7
RESULTADOS DE MONITOREO AÑO 2009 11
CONCLUSIONES 39
BIBLIOGRAFIA 40
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I. ANTECEDENTES DEL MONITOREO DE CALIDAD EL AIRE EN SAN JOSÉ
El primer intento de elaborar un diagnóstico sobre el problema de la contaminación
del aire en Costa Rica, se inició en 1971 con el apoyo de la Organización
Panamericana de la Salud, y se interrumpió en 1973. En 1979, se coordinó un estudio
que permitió valorar la presencia de algunos contaminantes en el aire, reportando
que las concentraciones obtenidas superaban las registradas en 1971. En 1989, un
estudio parcial estableció el serio daño causado por la contaminación del aire sobre el
edificio del Teatro Nacional, ubicado en la ciudad de San José, y en 1993, el Programa
de Estudios de Calidad del Aire (PECAire) de la Universidad Nacional, inicio una
campaña de monitoreo de calidad del aire en San José, para seis sitios, incluyendo los
siguientes contaminantes: PM10, NO2 y O3. Este monitoreo realizado con una mezcla
de métodos manuales y pasivos se extendió hasta el año 2000, cuando concluyó el
financiamiento aportado por la fundación suiza SWISSCONTACT (Rodríguez y Herrera,
2007). Al inicio de esta campaña de monitoreo se obtenían concentraciones de PM10
para la ciudad de San José de 57 µg/m3 como promedio anual, valores que
disminuyeron casi en un 20% para el año 1999, a partir de la entrada en vigencia del
primer intento de un programa de revisión técnica vehicular denominado
“ECOMARCHAMO” (Alfaro, 1999).
No es sino a partir del año 2003, cuando el Laboratorio de Análisis Ambiental de la
Universidad Nacional, en coordinación con el Ministerio de Salud y la Municipalidad
de San José, reanudan el monitoreo de las concentraciones de partículas PM10 en dos
sitios y de dióxido de nitrógeno (NO2) en 14 sitios de la Ciudad de San José,
manteniendo actividades hasta la fecha. Posteriormente en el año 2007, se inician
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mediciones de la composición química de las partículas PM10 incluyendo iones
(sulfato, cloruro, nitrato, fosfato, nitrito, fluoruro, amonio) y metales pesados
(vanadio, cromo, plomo, cobre, níquel, manganeso, aluminio, hierro, calcio,
magnesio, sodio, potasio).
II. Monitoreo de calidad del aire en la ciudad de San José y sus principales tendencias
Los contaminantes generados en la ciudad de San José se miden actualmente como
parte de un programa de colaboración entre el Laboratorio de Análisis Ambiental de
la Escuela de Ciencias Ambientales de la Universidad Nacional, el Ministerio de Salud,
Ministerio de Ambiente, Energía y Telecomunicaciones y la Municipalidad de San José
a través de procedimientos estandarizados a nivel internacional y que son
representativos de la calidad del aire promedio que se respira en la ciudad. Las
estaciones fijas de monitoreo, están localizadas de acuerdo a los criterios
establecidos en el Decreto 30221-SALUD “Reglamento sobre Inmisión de
Contaminantes Atmosféricos y se ubican generalmente en sitios representativos de
distintas fuentes de contaminantes. El respaldo de la validez técnica de los resultados
se sustenta en la acreditación bajo la norma INTE-ISO/IEC-17025:2005 de los
siguientes ensayos químicos: partículas PM10, dióxido de nitrógeno tanto por difusión
pasiva como método activo, dióxido de azufre por método activo, monóxido de
carbono, aniones (cloruro, sulfato y nitrato) en partículas PM 10, otorgada por el Ente
Costarricense de Acreditación (ECA) al Laboratorio de Análisis Ambiental de la
Universidad Nacional, cuyo alcance puede ser consultado en la página web
www.eca.or.cr.
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Las estaciones de monitoreo utilizan una combinación de técnicas activas y pasivas
de forma tal que se garantice su sostenibilidad económica en el tiempo. La
distribución de los sitios de monitoreo por contaminante, así como la frecuencia de
recolección de las muestras se presentan en el cuadro 1.
Cuadro 1. Principales características de la red de monitoreo de calidad del aire que
opera en la ciudad de San José.
Contaminante Cantidad de Estaciones
Frecuencia de Medición
Metodología Utilizada
Antigüedad de la estación
Partículas PM10 02
Muestreos de 24 horas
(Tres veces por semana)
Muestreador de aire de alto
volumen
2003
Dióxido de Nitrógeno (NO2)
14
Muestreo mensuales
Difusión pasiva 2003
Aniones (cloruro, sulfato
y nitrato) en partículas PM10
02
Muestreos de 24 horas (Tres
veces por semana)
Muestreador de aire de alto volumen/
Cromatografía de Intercambio Iónico
con supresión
2003
Metales pesados en
partículas PM10
02
Muestreos de 24 horas (Una
vez por semana)
Muestreador de aire de alto
volumen/Absorción Atómica con horno
2007
Carbonilos 01 Muestreos de 24 horas
Muestreo activo/ Cromatografía líquida de alta
resolución
2009
En la figura 1 se presentan la concentración media anual de PM10 obtenida en los dos
sitios de monitoreo ubicados en la ciudad de San José de 2004-2008. Las
concentraciones medias del período de muestreo no sobrepasan los valores
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establecidos por el Decreto de Inmisiones de Contaminantes Atmosféricos de Costa
Rica (Decreto 30221-SALUD) que establece 50 µgm-3 como promedio anual.
Figura 1. Variación de los promedios anuales de la concentración de PM10 (µgm-3) en los dos sitios de muestreo ubicados en la Ciudad de San José, 2004-2008.
Comparando los valores anuales promedio para los sitios de muestreo se observa que
ambos presentan un comportamiento similar de ascenso y descenso en períodos de
dos años, situación que esta relacionada con las variaciones en la velocidad del viento
en la zona de estudio, ya que en años impares se han presentado históricamente
disminuciones de hasta 30% en la velocidad de los vientos. Sin embargo las
concentraciones encontradas para el punto en la Junta de Educación siempre
permanecen por debajo de los niveles observados en la Catedral Metropolitana. Está
diferencia puede atribuirse al hecho de que la Catedral Metropolitana esta ubicada en
un sitio de mayor tráfico vehicular y alto congestionamiento vial, en comparación con
la Junta de Educación que se encuentra en zona de transición entre el sector
comercial y residencial de la ciudad.
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Tal como se mencionó anteriormente, otro de los contaminantes monitoreados, en el
área metropolitana es el dióxido de nitrógeno. Si se analiza la tendencia de los datos
a través de los años de monitoreo se pueden observar que para los sitios de alto flujo
vehicular ubicados en las zonas comerciales de la ciudad se presentan tasas de
crecimiento cercanas al 10% Si las tendencias registradas para los niveles de dióxido de
y = 0.0958x + 35.379R2 = 0.2955
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
50.0
0 10 20 30 40 50Período (2004-2008)
NO
2 (μg
/m3 )
ComercialTendenciaLineal (Tendencia)
(a) San José
y = 0.1679x + 31.972R2 = 0.4474
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
50.0
0 5 10 15 20 25 30 35Período (2005-2008)
NO
2 (μg
/m3 )
ComercialTendenciaLineal (Tendencia)
(b) Heredia
Figura 2. Tendencias de la concentración de dióxido de nitrógeno para los sectores
comerciales en las ciudades de San José y Heredia.
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nitrógeno en la ciudad de San José se comparan con las correspondientes a la ciudad
de Heredia (figura 2), segunda ciudad en importancia en el país, se puede notar que la
tasa de crecimiento para los sectores comerciales de Heredia es casi el doble que la
obtenida para la ciudad de San José, esto eventualmente podría sugerir el efecto
positivo de la restricción vehicular que opera en la ciudad de San José desde hace dos
años.
III. RESULTADOS DE MONITOREO AÑO 2009 :
3.1. Partículas PM10:
3.1.1. Descripción:
Un aerosol se define como un sistema de partículas sólidas o líquidas (con
tamaños del orden de micrómetros) en suspensión en un gas. Para este caso, el
sistema gaseoso es la atmósfera y junto con la gran diversidad de partículas
suspendidas en el aire forman los aerosoles atmosféricos (Seinfield y Pandis,
1998).
Las partículas atmosféricas usualmente se describen con referencia a un diámetro
lo cual implica que se consideran como esféricas. Sin embargo, la mayoría de las
partículas en la atmósfera tienen formas irregulares y por lo tanto, el radio y
diámetro geométricos no son representativos. El contar con una forma de
expresar el tamaño de esas partículas es muy importante, ya que muchas de sus
propiedades como la masa, volumen y velocidad de sedimentación dependen de
esta característica. En la práctica, el tamaño de las partículas de forma irregular,
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se expresa en términos de un tipo de diámetro equivalente que depende más de
la parte física, que de la parte geométrica (Seinfield y Pandis, 1998).
Hay diferentes definiciones de diámetros equivalentes. Uno de los más usados y
que se utilizó a lo largo de este informe, es el diámetro aerodinámico (Da), el
cual, se define como el diámetro de una esfera de densidad uno (1 gcm-3), que
tiene la misma velocidad de sedimentación en el aire que la partícula en cuestión
(Chu, 2004).
Por otra parte, las propiedades físicas (tamaño, forma, número), químicas y
ópticas de las partículas dependen de su origen, condiciones de emisión,
mecanismos de formación y de las variables meteorológicas, las cuales
determinan su solubilidad, tiempo de residencia, efectos ambientales entre otros
(Park y Kim, 2004).
El estudio de las propiedades físicas y químicas de las partículas además de
permitir la comprensión de su comportamiento en la atmósfera, también ayuda a
conocer su interacción con la meteorología, ya que las partículas sufren
modificaciones por efecto de ésta (cambios debidos a la precipitación pluvial, los
vientos, la radiación solar, la temperatura superficial), pero ellas también generan
cambios en el clima. Los aerosoles son parte del sistema climático Tierra-
Atmósfera debido a que interactúan con la radiación solar y la emisión de
radiación terrestre, lo cual ocurre en forma directa a través del esparcimiento y
absorción e indirectamente por medio de sus efectos en las nubes (Pueschel,
1995).
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Los aerosoles juegan un papel en la contaminación del aire. La exposición crónica
a altas concentraciones de contaminantes en formas de partículas puede ser
peligrosa para los pulmones. Adicionalmente, los aerosoles pueden jugar un
papel sinérgico en la intensificación de los efectos tóxicos de los gases tales como
el SO2 y los NOx, al catalizar la oxidación del SO2 a ácido sulfúrico (H2SO4), y al
incrementar la turbiedad y reducir la visibilidad en la atmósfera (USEPA, 1997).
3.1.2. Metodología de medición:
Para realizar el muestreo de partículas PM10, se seleccionaron dos sitios de
monitoreo, Catedral Metropolitana y Junta de Educación, ubicados en la ciudad de
San José. Los sitios determinados se caracterizan por ser categoría B de acuerdo
con la clasificación de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos
(USEPA, 1997). En la figura 3 se muestra la distribución espacial de los sitios de
muestreo.
Para la colección de las muestras se utilizaron dos muestreadores de aire de alto
volumen marca Thermo Andersen modelo MFC. Una vez cada tres muestreos, se
realizó una curva de calibración del flujo de cada uno de los muestreadores de aire
comparando las lecturas de caída de presión generadas por el flujo al pasar por un
orificio crítico calibrado VARIFLO modelo 454, con respecto a las indicaciones del
equipo. Las mediciones de caída de presión se realizaron con dos manómetros de
agua calibrados conectados al orificio y al equipo respectivamente. Para cada uno
de los muestreos se tomaron registros de las condiciones de temperatura y
presión atmosférica, para posteriormente realizar las correcciones de volumen a 1
atm de presión y 25°C de temperatura.
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Figura 3. Distribución geográfica de los cinco sitios de muestreo de partículas
PM10 en el Gran Área Metropolitana de Costa Rica
En la colección de las partículas, se utilizaron filtros de fibra de vidrio marca
Whatman CAT No 1829-932 dos veces por semana y filtros de cuarzo Whatman
CAT 1851-865, para el análisis posterior de metales en al menos una ocasión a la
semana. Para el análisis de iones inorgánicos se utilizaron tanto las muestras
colectadas en filtros de fibra de vidrio como en cuarzo para un total de tres
muestras semanales, mientras que para el análisis de metales únicamente se
emplearon los filtros de cuarzo (una muestra semanal).
Dichos filtros se acondicionaron al menos 24 horas en una desecadora bajo las
siguientes condiciones: temperatura 15-30°C y humedad menor al 40%, antes de ser
pesados en balanza analítica, al inicio y después de la conclusión de los muestreos.
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3.1.3. Resultados:
El promedio y desviación estándar, tanto de la concentración de PM10 como de sus
principales constituyentes (iones inorgánicos y metales) analizados, para cada uno de
los sitios de muestreo, se presentan en el cuadro 2.
Cuadro 2. Concentración promedio de PM10 y sus principales constituyentes obtenidos en los sitios de muestreo ubicados en la ciudad de San José, año 2009
SAN JOSE Concentración (µgm-3)
CAT-SJ JE-SJ Promedio
PM 10 27 ± 9 28 ± 8 28
F- 0,08 ± 0,02 0,09 ± 0,03 0,08
Cl- 1,24 ± 0,58 1,19 ± 0,56 1,22
NO3- 0,95 ± 0,37 0,90 ± 0,32 0,92
PO4-3 0,50 ± 0,14 0,54 ± 0,15 0,52
SO4-2 3,0 ± 1,5 3,0 ± 1,5 3,0
NO2- 0,14 ± 0,03 0,16 ± 0,03 0,15
Metales (ngm-3)
V 5,0 ± 4,7 5,2 ± 4,9 5,1
Pb 4,2 ± 3,8 6,2 ± 5,9 5,2
Cr 10,1 ± 6,5 11,0 ± 6,3 10,5
Cu 13,4 ± 3,5 11,8 ± 4,8 12,6
Ni 1,2 ± 0,8 1,2 ± 0,8 1,2
Mn 2,5 ± 1,5 3,1 ± 1,5 2,8
Al 178 ± 129 174 ± 104 176
Fe 329 ± 179 342 ± 93 336
Ca 220 ± 90 206 ± 107 213
Mg 84 ± 54 72 ± 41 78
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Na 616 ± 265 574 ± 200 595
K 143 ± 67 130 ± 62 136
El valor reportado con el signo ± corresponde a la desviación estándar de los datos
Para los sitios de muestreo, los iones predominantes resultaron ser el SO4-2 y el Cl-,
seguidos del NO3- y PO4-3. En el caso de los metales pesados, el Na, Fe y Al,
mostraron las concentraciones mayores en las partículas PM10, mientras que el Ni y el
Mn fueron las especies menos abundantes.
Al comparar el promedio de los valores de concentración de PM10 y su composición,
para los dos sitios de monitoreo de la ciudad de San José (cuadro 3), con los
reportados para otras ciudades, se puede observar que los niveles de iones y algunos
metales resultan menores si se comparan con ciudades de tamaño semejante.
Para analizar el tipo de distribución que siguen los datos de las concentraciones de
PM10, iones inorgánicos y metales presentes en las partículas, obtenidas para los
sitios de muestreo, se empleó la prueba de “Kolmogorov Smirnov”. Para todos los
sitios de muestreo, el valor crítico de Z resultó ser muy pequeño (menor a 0,05) por
lo que la distribución de las muestras no es normal para todos los parámetros
evaluados.
Si se estudia la variación estacional de la composición de las partículas PM10 (cuadro
4), para ambos sitios de monitoreo, la concentración de PM10 resulta ser
significativamente menor en época seca, lo anterior debido al hecho de que durante
estos meses, la velocidad promedio de los vientos en el área metropolitana aumenta
como producto del incremento de los vientos alisios procedentes del Mar Caribe,
situación que causa un ascenso en el potencial de remoción de contaminantes en la
zona de estudio. Durante la época lluviosa, los vientos alisios disminuyen su
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intensidad, y permiten el ingreso al área metropolitana de brisas del Pacífico
(responsables de la generación de lluvias), causando un descenso en la velocidad del
viento cercano al 42% con respecto a la época seca, desfavoreciendo el transporte de
contaminantes a otras regiones.
Cuadro 3. Datos de concentración de PM10 y sus principales constituyentes (iones
inorgánicos y metales) reportados para varias ciudades de los distintos continentes.
Concentración (µgm-3)
San José, CR
Hong Kong
Suiza México Turquía Zaragoza, España
PM 10 28 73 40 48 81 43
Cl- 1,22 1,36 0,77 1,05 - -
NO3- 0,92 5,29 3,5 5,8 - -
SO4-2 3,0 15,9 3,3 6,2 - -
Metales (ngm-3)
V 5,1 5,2 1,4 20,2 14,2 6,6
Pb 5,2 98,7 49 58,5 149,4 18,7
Cr 10,5 6,8 - 42,7 26,2 7,7
Cu 12,6 35,4 74 - 47,3 22,8
Ni 1,2 8,6 3,0 4,9 16,3 0,8
Mn 2,8 23,1 25 48 28,3 24,7
Referencia Presente estudio
Ho et al., 2003
Hueglin et al., 2005
Baéz et al., 2007
Yatkin y Bayram,
2007
López et al., 2005
Las especies químicas que tienen un origen que puede ser razonablemente atribuido
al efecto del aerosol marino (Na y Cl), poseen una fuerte correlación positiva con la
velocidad del viento ocurrida durante el muestreo, tal como se muestra en el cuadro
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5. La concentración de estas especies disminuye al descender la velocidad de las
corrientes de aire, responsables del arrastre de aerosol marino. Para la mayoría de
las especies metálicas analizadas, el comportamiento es inverso debido a que al
descender la velocidad de las masas de aire que ingresan al Área Metropolitana,
disminuye la capacidad de remover los contaminantes generados en los principales
centros urbanos del país.
Cuadro 4. Concentración promedio de metales e iones inorgánicos presentes en las partículas PM10 obtenidas, durante la época lluviosa (mayo-noviembre 2009) y seca (enero-abril 2009), para los sitios de monitoreo ubicados en la ciudad de San José.
CAT-SJ Concentración
(µg/m3) Época Seca Época
Lluviosa
PM10 24 32
Cl- 1,45 0,83
NO3- 0,88 1,07
SO42- 3,68 3,05
Metales (ng/m3)
V 4,4 5,9
Pb 0,9 5,0
Cr 7,1 12,3
Ni 0,63 1,52
K 106 175
Na 670 561
Al 138 193
Fe 238 383
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Cuadro 5. Coeficientes de correlación de Spearman existente entre las principales especies químicas presentes en las partículas PM10 y las variables meteorológicas prevalecientes durante el muestreo.
IONES
PM10 Cl- NO3- SO4-2 Na K Mg Ca VV T P
VV -0,67 0,74 0,35 -0,38 0,72 0,23 0,27 0,63 1,00
T 0,31 -0,86 -0,37 0,11 -0,77 -0,50 -0,44 -0,62 -0,72 1,00
P 0,70 -0,82 0,29 0,25 -0,73 -0,38 -0,33 -0,75 -0,94 0,71 1,00
METALES PESADOS
PM10 V Pb Cr Cu Ni Mn Al Fe VV T P
VV -0,64 -0,40 0,38 0,36 0,47 0,54 -0,20 -0,11 -0,22 1,00
T 0,32 0,32 0,45 -0,51 -0,31 0,60 0,49 0,34 0,34 -0,76 1,00
P 0,74 0,69 0,59 -0,23 0,36 0,68 0,79 0,85 0,87 -0,93 0,77 1,00
VV: Velocidad del viento, T: Temperatura, P: Precipitación. Los números en negrillas representan correlaciones significativas a p < 0,05, N = 25.
La relación de masa entre NO3-/ SO4-2 ha sido utilizada como un indicador de la
importancia relativa de fuentes móviles versus fuentes estacionarias en el origen
tanto del N como del S presente en la atmósfera (Arimoto et al., 1996; Yao et al.,
2002; Xiao and Liu, 2004). Arimoto et al. (1996) describen que un valor de la relación
NO3-/ SO4-2 mayor a uno, evidencia la predominancia de las fuentes móviles sobre las
estacionarias. Dichos autores, estiman que la relación de las emisiones de NOx/SOx,
para motores de diesel es de 8:1, 13:1 para motores de gasolina y 1:3 para sistemas
de combustión que operan con búnker. Si se considera que el contenido de azufre en
el búnker, que se expende en Costa Rica (combustible utilizado en las calderas
industriales), es de 1,0% es razonable utilizar el SO4-2 como un indicador de
emisiones de fuentes fijas y el NO3- para fuentes móviles. Para los sitios de muestreo
se presentaron relaciones de NO3-/SO4-2, presente en las partículas colectadas,
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comprendidas entre 0,20 y 0,31 las cuales son menores a 0,22. Lo anterior se puede
deber a la disminución de las emisiones de NOx como producto del programa de
revisión técnica vehicular del país así como al programa de mejoramiento de la
calidad de los combustibles ejecutado por la Refinadora Costarricense de Petróleo.
Tal como se mencionó anteriormente, el patrón de vientos predominantes en el Área
Metropolitana de Costa Rica favorece el transporte de masas de aire desde los
océanos hasta la meseta central, debido a los anterior es sumamente importante
estimar el aporte del aerosol marino a la composición química de las partículas. Para
ello, es necesario calcular la fracción de los distintos componentes inorgánicos
influenciados por este. Especies como SO4-2, K, Mg y Ca tienen fuentes tanto marinas
como continentales. Basado en la relación de masa de estos con respecto al Na, el
componente debido al aerosol marino se puede calcular mediante la siguiente
ecuación (Duce et al., 1983):
[ X ] nam = Mx - [ X / Na ] am M Na
donde la expresión [ X / Na ] am denota la relación de masa del ion X con respecto al
Na+ en el agua de mar, Mx y MNa la concetración del ion X y del Na+ en las partículas
PM10. De acuerdo con Berg y Winchestor (1978), la relación de masa de las siguientes
especies: SO4-2, K, Mg y Ca con respecto al Na en agua de mar es de 0,25, 0,037, 0,12
y 0,038 respectivamente. La diferencia entre la concentración del ion presente en las
partículas y el componente debido a la contribución marina, corresponde a la fracción
originada por fuentes diferentes al aerosol marino [X]nam. La figura 4 muestra la
distribución, tanto de la fracción debida al aerosol marino como la atribuida a otras
fuentes. Si se analiza el caso del SO4-2, se puede apreciar que aproximadamente el
81% de la concentración másica de este ion tiene un origen distinto al aerosol
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marino; en el caso del K+ y el Ca+2 esta fracción representa como mínimo el 90% en
los diferentes sitios de muestreo. Sobre el continente, la fracción de SO4-2 que no
proviene del aerosol marino constituye un trazador de actividades antropogénicas y
de quema de combustibles fósiles, el Knam se origina mayoritariamente por quema de
biomasa mientras que el Canam tiene un origen predominantemente crustal.
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
Porcentaje
Sulfato Calcio Potasio MagnesioEspecie química
amnam
Figura 4. Contribución del aerosol marino a la composición química de las partículas colectadas en la ciudad de San José, 2009.
Las relaciones elementales en muestras de aerosoles pueden proporcionar información
importante para entender su posible origen. De esta forma, los factores de
enriquecimiento de los elementos presentes en esta matriz, con respecto a la
concentración existente en el material crustal, se suelen calcular con el fin de identificar
las posibles fuentes y la contribución de las emisiones antropogénicas a los niveles de
metales en las partículas PM10 (Duce et al., 1975; Zoller et al., 1974). Si el valor del
factor de enriquecimiento es cercano a la unidad, el elemento presenta un origen
Sexto Informe de Calidad del Aire de la ciudad de San José: 2009
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predominantemente crustal. Sin embargo, debido a las diferencias existentes entre la
composición crustal en las distintas regiones del planeta, los valores de factor de
enriquecimiento comprendidos entre 1-10, se consideran de origen natural.
Elementos como el Al, Si, Ti, Fe se usan comúnmente como elemento de referencia
para el calculo de los factores, debido a que son muy abundantes en el material
crustal y no son significativamente afectados por la contaminación. En el presente
estudio, para estimar dichos factores se utilizó como referencia el Fe y la concentración
crustal continental superior se tomó de Taylor y McLennan (1985).
El factor de enriquecimiento de un elemento FE en una muestra de aerosol, se define
como:
FE = (E/R) Aire / (E/R) suelo
donde R es el elemento de referencia.
Los valores de factores de enriquecimiento calculados a partir de los datos de
concentración de metales, presentes en las partículas colectadas en la ciudad de San
José, se muestran en el cuadro 6 y siguen la siguiente secuencia: Pb > Cu > V > Mn
> Ni > Fe > Al > Cr.
Cuadro 6. Factores de enriquecimiento para las concentraciones de especies metálicas obtenidas en los sitios de muestreo de partículas PM10 ubicados en la ciudad de San José, 2009.
Sitio de muestreo V Pb Cr Cu Ni Mn Al
CAT-SJ 5,4 84,6 0,5 40,5 2,9 3,4 0,7
JE-SJ 7,6 139,9 0,6 51,4 4,2 4,2 0,4
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El Pb y Cu presentan valores de FE en el rango de 10-1000 lo que indica que la
concentración de estos elementos en las partículas es enriquecida por fuentes que no
son de origen crustal tales como: combustión de hidrocarburos fósiles, tráfico
vehicular, emisiones de industrias metalmecánicas, etc. Para el resto de los metales,
los FE resultaron ser pequeños, situación que pudiera deberse a que la composición
media de los suelos en Costa Rica fuese diferente a la media universal utilizada para
el cálculo de los factores, por lo que no se puede descartar la contribución
antropogénica.
3.2. Dióxido de Nitrógeno:
3.2.1. Descripción:
Los óxidos de nitrógeno son gases inorgánicos que se encuentran presentes en
concentraciones significativas en aire ambiente y contribuyen en forma importante a
la contaminación atmosférica. En forma gaseosa, los compuestos más importantes
son el óxido nítrico (NO), el dióxido de nitrógeno (NO2) y el óxido nitroso (N2O),
mientras que los nitratos constituyen la forma particulada. El NO y el NO2 son los
gases más importantes en el ambiente urbano producto principalmente de la quema
de combustibles fósiles que acompañan a diferentes actividades antropogénicas. Es
conocido que los óxidos de nitrógeno causan diferentes afecciones pulmonares por
contacto directo, ya sea a corto o largo plazo además de participar en reacciones
secundarias en la atmósfera precursoras de smog, ozono de bajo nivel, radicales
libres, lluvia ácida, material particulado fino y compuestos mutagénicos (radicales
libres, nitroarenos, nitrosaminas)(Nitta et al., 1993, Pershagen et al., 1995). La
exposición al NO2 a largo plazo parece causar un aumento de la susceptibilidad
humana a las infecciones bacterianas y víricas, lo que se ha asociado a sus efectos
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adversos sobre el aclaramiento mucociliar y la función de los macrófagos
pulmonares, demostrados en animales de ensayo. Se han detectado efectos
inmunosupresores en concentraciones superiores a 5 ppm (Brunekreef et al., 1997;
van Vliet et al., 1997).
Los datos obtenidos de estudios en personas sobre los efectos de la exposición a NO2
en la función pulmonar han sido poco concluyentes, como ha ocurrido asimismo en
estudios tendientes a demostrar la mayor sensibilidad de la población asmática a los
efectos tóxicos de este contaminante. Sin embargo, esto puede deberse a que los
índices de función pulmonar utilizados miden fundamentalmente los cambios en las
vías respiratorias principales, mientras que los efectos del dióxido de nitrógeno se
producen en los bronquiolos terminales y alvéolos. No se han demostrado efectos
genotóxicos de la exposición a NO2 en animales de laboratorio (Delfino, 2002).
Recientemente se ha descubierto un papel más importante del NO2 sobre la salud
humana de forma indirecta. El NO2, junto con el ozono, es capaz de reaccionar con
las proteínas presentes en el aire para alterar su estructura y conferir a estas la
capacidad de provocar alergias o de potenciar el efecto alérgico de algunas proteínas
ya por si solas alergénicas. Bajo condiciones de smog urbano se observaron
nitraciones in situ de residuos de tirosina de varias proteínas. Como prueba de esto
se encontraron proteínas nitradas en el polvo de la calle, ventanas y en material
particulado en zonas urbanas. La inhalación y deposición de estas proteínas en el
tracto respiratorio humano puede activar respuestas inmunes y propiciar el desarrollo
de alergias (Franze et al., 2005).
3.2.2. Metodología de medición:
Para la preparación de los colectores, se sumergen mallas de acero de 11 mm de
diámetro (superficie de absorción) en una disolución formada a partir de la mezcla de
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trietanolamina con acetona (relación 1:8) durante al menos 24 horas. Una vez
impregnadas con la disolución absorbente, las mallas se colocan en el interior de una
tapa, la cual se acopla a un tubo colector de polipropileno (diámetro interno 9,5 mm
y largo 7,4 cm) (figura 5). Los tubos se colocan en contenedores de PVC en grupos
de 4 ó 6, con el fin de proteger los colectores. Los contenedores de PVC se ubican en
postes del tendido eléctrico a una altura no menor a los 3 m con respecto al nivel del
suelo. Los tubos se exponen en el sitio de muestreo por un plazo de 22 a 30 días
para posteriormente ser trasladados al laboratorio para su análisis.
Figura 5. Esquema del colector pasivo para la determinación de dióxido de nitrógeno
Una vez expuestos los tubos, se remueve la tapa y se colocan las mallas en un vial de
vidrio 15 mL. Posteriormente se agregan 5 mL del reactivo de color (N- naftiletil-
endiamina + sulfanilamida). Se tapa el frasco y se agita, dejando reposar un mínimo
de 15 minutos. El dióxido de nitrógeno colectado en forma de NO2-, por medio de la
reacción con la trietanolamina, reacciona con el reactivo de color de acuerdo con la
siguiente ecuación química:
NH2SO2C6H4NH2 + HNO2 → NH2SO2C6H4N=N+ + C10H9NH(CH2)2NH2 →
NH(CH2)2NH2C10H9N=NC6H4SO2NH2 (fucsia)
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El producto de esta reacción es un compuesto coloreado fucsia cuya absorbancia es
proporcional a la concentración. Tanto a las muestras como a una curva de
calibración compuesta por seis disoluciones patrón de NO2- (0 a 1000 µg/L)
preparadas a partir de la disolución madre de 1000 mg/l, se les mide la absorbancia
a 542 nm. La masa de dióxido de nitrógeno colectada en cada tubo se determina por
interpolación en la curva de calibración, a partir de la cual se obtiene la concentración
de NO2 en el aire.
Para el monitoreo de los niveles de NO2 en la ciudad de San José se seleccionaron un
total de 14 puntos de muestreo distribuidos de acuerdo como se indica en el cuadro
7. Las muestras se colectan en forma mensual.
Cuadro 7. Localización de los sitios de muestreo utilizados en el monitoreo de NO2 en el área metropolitana de Costa Rica.
Sitio Provincia Cantón Tipo de punto
Ubicación Exacta
1 San José Central Comercial Hospital San Juan de Dios, Paseo Colón
2 San José Central Comercial Frente al costado norte de la Catedral Metropolitana, Avenida Segunda
3 San José Central Comercial 150 m norte de la Antigua Estación del Ferrocarril al Pacífico
4 San José Central Comercial 50 m este de la Estación de Servicio La Castellana, Avenida 10
5 San José Central Residencial Avenida 26, calles 13 y 15, Barrio La Cruz
6 San José Central Residencial 200 m sur de la antigua fábrica Dos Pinos, Barrio Luján
7 San José Central Residencial 50 m sur y 100 este del edificio del Ministerio de Ambiente y Energía, Barrio Francisco Peralta
8 San José Central Comercial Iglesia Santa Teresita, Barrio Aranjuez
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9 San José Central Comercial Costado sur del Tribunal Supremo de Elecciones de Costa Rica
10 San José Central Comercial 75 m este del edificio del Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados
11 San José Central Comercial Frente al edificio de la Junta Administradora de Puertos de la Vertiente Atlántica
12 San José Central Residencial 150 m oeste de la Iglesia de Barrio México
13 San José Central Residencial 200 m sur del Parque Salvador, Barrio Pithaya
14 San José Central Industrial Costado este de las instalaciones de la industria NUMAR, Barrio Cuba
3.2.3. Resultados:
En el cuadro 8 se presentan el promedio anual y la desviación estándar de las
concentraciones de NO2 obtenidas para cada uno de los sitios de muestreo
localizados en la ciudad de San José. Tal como se puede notar al menos tres sitios en
San José presentan valores mayores a 40 µg/m3, que corresponde a la norma anual
establecida por la Organización Mundial de la Salud para este contaminante. Es
importante aclarar, que dichos sitios se encuentran localizados en los principales
accesos a la ciudad, además de constituir unas de las vías con mayor flujo vehicular en
San José.
Al estudiar la variación estacional de los niveles de dióxido de nitrógeno en los sitios de
muestreo se puede observar que se presenta un comportamiento similar al caso de las
partículas, en donde las concentraciones menores se producen en la época seca debido
a una mayor capacidad de remoción provocada por la presencia, en el área
metropolitana del país, de los vientos alisios provenientes del Mar Caribe.
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Cuadro 8. Concentraciones promedio anuales de NO2 (µg/m3) en los sitios de muestreo ubicados en la Ciudad de San José, Costa Rica.
Sitio de Muestreo
Año 2004
Año 2005
Año 2006
Año 2007
Año 2008
Año 2009
1 46 (5) 48 (6) 51 (3) 56 (10) 55 (11) 48 (11)
2 43 (3) 45 (6) 44 (6) 47 (7) 41 (5) 44 (10)
3 30 (5) 36 (4) 28 (4) 31 (4) 29 (7) 28 (6)
4 41 (5) 45 (11) 43 (8) 51 (6) 47 (10) 44 (13)
5 26 (4) 31 (3) 25 (3) 27 (4) 25 (6) 25 (6)
6 26 (7) 30 (5) 24 (4) 26 (4) 24 (8) 22 (5)
7 27 (9) 31 (5) 27 (8) 27 (5) 23 (5) 25 (7)
8 25 (6) 30 (6) 23 (5) 26 (6) 27 (4) 24 (7)
9 22 (8) 43 (11) 21 (4) 24 (5) 27 (3) 24 (7)
10 33 (10) 42 (3) 39 (4) 40 (5) 44 (7) 39 (9)
11 34 (2) 36 (5) 31 (5) 35 (4) 34 (9) 34 (7)
12 28 (10) 33 (7) 27 (6) 32 (7) 28 (6) 28 (7)
13 24 (6) 32 (7) 26 (7) 29 (7) 31 (5) 32 (7)
14 33 (6) 45 (11) 37 (3) 40 (6) 41(5) 36 (8)
El dato colocado entre paréntesis representa la desviación estándar del promedio
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0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50C
once
ntra
ción
de
NO
2 (u
g/m
3)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14Sitio de muestreo
SECALLUVIOSA
Figura 6. Variación estacional de los niveles de dióxido de nitrógeno presentes en los 14 sitios de muestreo ubicados en la ciudad de San José, año 2009.
3.3. Carbonilos:
3.3.1. Descripción:
Los compuestos carbonílicos se encuentran presentes en la atmósfera urbana, ya que
son emitidos directamente de la combustión incompleta de biomasa y combustibles
fósiles; y formados indirectamente por la foto-oxidación atmosférica de compuestos
orgánicos volátiles (COV’s) emitidos por fuentes antropogénicas y naturales. Los
carbonilos juegan un papel vital en la fotoquímica atmosférica ya que son casi
intermediarios obligatorios de la foto-oxidación de hidrocarburos (Mu et al., 2006).
También los carbonilos están involucrados en reacciones secundarias que
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contribuyen a la producción de ozono y peróxidos en el ambiente (Igawa, et al.,
2005).
La presencia de estos compuestos en la atmósfera pueden darse tanto como gases o
aerosoles o una mezcla de ambos, la cuál se ve afectada por las condiciones
climatológicas, principalmente por la deposición húmeda ya que muchos de estos
compuestos son solubles en agua (Greenberg et al., 2007).
Los carbonilos son contaminantes atmosféricos que pueden ser producidos de forma
primaria y secundaria. En la forma primaria se refiere a la emisión directa de estos
compuestos por fuentes móviles y fijas, y de forma secundaria es través de
reacciones secundarias que ocurren en la atmósfera.
Entre las principales fuentes primarias tenemos (USEPA, 1999):
• Emisiones biogénicas: los bosques son importantes emisores de algunos
aldehídos. Algunos aldehídos olefínicos y aromáticos están presentes en
algunos aceites esenciales de plantas y frutas. Sin embargo no se considera
importante su contribución de carbonilos a la contaminación atmosférica de
forma directa.
• Emisiones industriales: varios aldehídos son comercialmente manufacturados a
través de reacciones de oxidación de hidrocarburos, hidroformulación de
alquenos, deshidrogenación de alcoholes y reacciones de adición entre
aldehídos y otros compuestos. Se utilizan principalmente como materia prima
para la preparación de hules, papel, perfumes procesos de teñido, en la
industria alimentaria y como intermediario en la síntesis orgánica de
compuestos orgánicos como alcoholes, ácidos carboxílicos, tintes y
medicamentos.
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• Emisiones móviles: las emisiones de la combustión de los motores de los
vehículos se consideran como la principal fuente antropogénica, en particular
de formaldehído que es el carbonilo más común presente en la atmósfera.
La principal fuente secundaria son las reacciones atmosféricas a través de complejos
mecanismos de foto-oxidación que involucran compuestos orgánicos volátiles (COVs)
y óxidos de nitrógeno. Tanto las emisiones biogénicas como las antropogénicas de
hidrocarburos conllevan a la formación in situ de carbonilos (USEPA, 1999).
El mecanismo completo de foto-oxidación es muy complejo y no está del todo claro,
sin embargo este se basa en el hecho de que cuando los compuestos orgánicos
volátiles y los óxidos de nitrógeno están en la atmósfera y son irradiados por la luz
solar, se perturba su equilibrio en el estado foto-estacionario. Este estado se define
como el equilibrio entre dióxido de nitrógeno (NO2), óxido nítrico (NO) y ozono (O3).
Este equilibrio se mantiene teóricamente hasta que compuestos orgánicos volátiles
(entre ellos aldehídos y cetonas) son introducidos en la atmósfera, ya que estos
reaccionan con el radical hidroxilo (OH.), generado en reacciones secundarias, y
producen los radicales RO2 que oxidan el NO a NO2 destruyendo el estado foto-
estacionario. Los carbonilos también reaccionan con el OH. produciendo más
radicales RO2, lo cual lleva a los siguientes eventos:
• Acumulación de ozono.
• Oxidación de hidrocarburos a aldehídos y cetonas, lo cual continúa la
producción radicales HO2* y OH* (precursores del smog fotoquímico).
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Debido a lo anterior, es importante monitorear la presencia de aldehídos y cetonas en
el ambiente por su importante rol como generadores del smog fotoquímico y
productores de radicales libres lo cual lleva a la generación de otros contaminantes
secundarios.
Los compuestos carbonílicos son tóxicos y los efectos tóxicos más observados son
irritación de la piel, ojos y membranas nasofarinjales (Odabasi et al., 2005), además
de irritación pulmonar. Sin embargo la razón más importante de su estudio es que
algunos (como formaldehído y acroleína) se sospecha que presentan efectos
cancerígenos y por lo tanto su presencia en el ambiente es de gran preocupación
sobre la salud humana especialmente en ciudades altamente pobladas (Cerón et al.,
2007; Baez et al., 1995). Varios estudios en animales indican que la exposición a
altas concentraciones puede dañar los pulmones y otros órganos del cuerpo; además
de olores desagradables. Adicionalmente los aldehídos pueden ocasionar daños a la
vegetación (USEPA, 1999).
3.3.2. Metodología de medición:
Se construyó una caja en estructura de aluminio y con material acrílico oscuro para
ser expuestas a la intemperie. En está, se colocó una bomba pequeña de vacío
conectada a un sistema de restricción de flujo y mediante una manguera que sale
fuera de la caja y se conecta al tubo de captura, el cual tiene un “denuder” acoplado.
En la figura 7, se muestra un diagrama del equipo utilizado para la colección de las
muestras de aire.
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Figura 7. Diagrama del equipo de muestreo para carbonilos
Como sistema de restricción de flujo se utilizó una válvula de aguja para regular el
flujo de muestreo a 1 litro por minuto. El “denuder” se fabricó utilizando un metro de
tubería de cobre de un cuarto de pulgada enrollado en forma de resorte con un
diámetro de 3 pulgadas al cual se acoplaron uniones de bronce provistas de férulas
de teflón para asegurar el tubo de muestreo.
Figura 8. “Denuder” utilizado para los muestreos
El “denuder” fue impregnado en su interior con una disolución saturada de yoduro de
potasio (KI). Para esto se hizo pasar la disolución saturada de KI a través del
“denuder” y se dejó reposar durante una hora, luego se vació y se dejó secar con una
corriente de nitrógeno de ultra alta pureza. Al “denuder” se le acopla en la entrada un
cono plástico para evitar la entrada de agua durante las lluvias.
Para los muestreos se utilizaron tubos de vidrio sellados que contienen gel de sílice
impregnado con 2,4-Dinitrofenilhidrazina, marca SKC (número de catálogo 226-119).
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Estos se mantienen en el congelador de la refrigeradora antes y después del
muestreo. El tubo de muestreo se llevó al campo y se rompieron ambos extremos de
este y se conectó al “denuder” y a la manguera de succión, respetando la dirección de
flujo de aire ya indicada en el tubo. Antes de iniciar el muestreo, el tubo se cubrió con
papel aluminio para bloquear el efecto de los rayos solares.
Posteriormente se encendió la bomba, se anotó el tiempo de inicio y se ajustó el flujo
de muestreo utilizando la válvula de regulación y un calibrador de flujo primario
marca Bios International, modelo DryCAL M. Se anotaron las condiciones iniciales de
temperatura ambiente y presión atmosférica. Finalmente se ubicó el tubo en un punto
elevado donde existe una buena circulación de aire.
Una vez transcurridas aproximadamente 24 horas de muestreo se visitó el sitio de
muestreo para medir el flujo de muestreo final, apagar la bomba, anotar el tiempo y
las condiciones ambientales finales. Se retiró el tubo, se le colocaron tapones
plásticos a ambos lados, se envolvieron en papel aluminio y se etiquetaron. Al llegar
al laboratorio se almacenaron en el congelador hasta un máximo de 30 días.
Tanto el procedimiento de muestreo como de análisis se basaron en los métodos
estandarizados ASTM D5197-03 y USEPA TO11A.
Una vez colectada la muestra, se quitó el tapón del extremo que corresponde a la
entrada de flujo de aire del tubo de muestreo, y se rompió dicho extremo con mucho
cuidado de tal manera que se pudiera accesar a su contenido.
Con una ganzúa se removió el tapón de fibra de vidrio y se vació el contenido en un
vial de 5 ml con tapa con sello de teflón. Luego se removió el segundo tapón de fibra
de vidrio y se vació el resto del contenido en el mismo vial.
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Utilizando una micropipeta se adicionaron 3 ml de acetonitrilo calidad para
cromatografía (marca Fisher, presentación “Optima”), se cerró el vial, se agitó
vigorosamente y se dejó reposar 30 minutos en la oscuridad o cubierto con papel
aluminio.
De cada vial se toma 1 ml del líquido supernatante a viales especiales para el
cromatógrafo, los cuales cuentan con tapa con septum de silicón con teflón. Luego se
colocan en el cromatógrafo permitiendo que estos se acondicionen a 20 ºC.
Para el análisis de los compuestos se utilizó un cromatógrafo líquido marca DIONEX
modelo ICS-3000 con las siguientes indicadas en el cuadro 9.
Cuadro 9. Descripción de los componentes del cromatógrafo ICS-3000.
Módulo Características
Automuestreador Modelo AS-1: con control de temperatura constante.
Compartimento para columnas Modelo DC-1: con control de temperatura constante.
Bomba Modelo DP-1: con gradiente para fase móvil.
Detector Modelo VWD-1: ultravioleta/visible de un solo canal.
Columnas Acclaim 120, Fase estacionaria C18 de 5 �m y 120 Å. Dimensiones: 4,6x250 mm. Con precolumna.
El equipo se configuró bajo las condiciones señaladas en el cuadro 10.
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Cuadro 10. Condiciones instrumentales empleadas en la determinación de carbonilos.
Flujo de fase móvil 1 ml/min
Gradiente de fase móvil, con rampa lineal
Tiempo (min) % Acetonitrilo %Agua desionizada
0 60 40
21,4 75 25
32,0 100 0
33,0 60 40
38 60 40
Gradiente forzado de temperatura de la columna
Tiempo (min) Temperatura (ºC)
0 30,00
11,7 20,00
31,0 30,00
Temperatura del automuestreador
20,00 ºC
Volumen de inyección 25 µl
Detector UV/VIS 360 nm
El cromatógrafo se dejó acondicionando con la fase móvil al menos una hora, antes
de iniciar el análisis, hasta que mostró una señal estable, posteriormente se cargaron
las muestras y se corrió el programa del equipo (Chromaleon versión 6.80 SR6) para
el análisis de los patrones de calibración y las muestras.
Para la preparación de la curva de calibración se utilizó una disolución madre
certificada que contenía una mezcla de 15 derivados de aldehídos y cetonas de 15
mg/l, marca SUPELCO con número de catálogo 4M7285-U. Este contempla los
siguientes compuestos: formaldehído, acetaldehído, acroleína, acetona,
propionaldehído, crotonaldehído, butiraldehído, benzaldehído, isovaleraldehído,
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valeraldehído, o-tolualdehído, m-tolualdehído, p-tolualdehído, hexaldehído y 2,5-
Dimetilbenzaldehído.
3.3.3. Resultados:
En el cuadro 11, se presentan los valores promedio y desviación estándar de los
principales carbonilos analizados en la ciudad de San José.
Cuadro 11. Resumen de los resultados de la concentración de aldehídos y cetonas en aire ambiente para San José.
Concentración (µgm-3)
Formaldehído Acetaldehído Acroleína Acetona Propionaldehído Crotonaldehído Butiraldehído
Media 2,53 2,45 0,06 1,66 0,10 0,05 0,08
Max 4,77 8,60 0,11 9,89 0,22 0,07 0,18
Min 0,42 0,24 0,01 0,07 0,03 0,03 0,02
S 1,02 3,14 0,03 2,89 0,05 0,02 0,03
Concentración (µgm-3)
Benzaldehído Isovaleraldehído Valeraldehído
o-Tolualdehído m-Tolualdehído
p-Tolualdehído Hexaldehído
Media 0,20 0,04 0,05 0,08 0,09 0,05 0,10
Max 0,33 0,08 0,09 0,35 0,22 0,13 0,17
Min 0,03 0,02 0,01 0,03 0,03 0,00 0,03
S 0,07 0,02 0,02 0,10 0,04 0,03 0,03
Tal como se puede observar en el cuadro 11, el formaldehído, el acetaldehído y la acetona resultaron ser las especies de mayor concentración. La relación formaldehído/ acetaldehído se utiliza para comparar los resultados de mediciones de carbonilos en distintas localidades (Grosjean y Williams, 1993). En ambientes rurales, los valores para esta relación van desde 1 hasta 10. Los valores de este cociente
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pueden reflejar la participación local de hidrocarburos reactivos naturales, cuya oxidación permite una mayor generación de formaldehído en comparación con el acetaldehído o la influencia de otras importantes fuentes de formaldehído como la combustión de madera (Hellin et al., 2006).
Por otra parte, en sitios urbanos, varios autores reportan valores entre 0,22 y 2,6 para este cociente (Shepson, 1989; Grosjean; 1982; Báez et al., 2001). El valor obtenido en las muestras analizadas para la ciudad de San José, corresponde a 1,03 sugiriendo que la participación local de hidrocarburos antropogénicos es importante en la generación de aldehídos en el sitio de muestreo.
La relación acetaldehído/propionaldehído ha sido propuesta como otro indicador del origen antropogénico de los aldehídos encontrados en muestras de aire ambiente, ya que el propionaldehído está asociado únicamente a fuentes antropogénicas (Anderson et al., 2006). El valor de este cociente para la ciudad de San José corresponde a 24,5. Dicho valor coincide con los reportados para centros urbanos con bajos niveles de contaminación.
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CONCLUSIONES:
Tal como se ha mencionado en informes anteriores, las concentraciones de algunos
contaminantes criterio del aire (PM10 y NO2) registrados en la ciudad de San José no
superan las normas establecidas para 24 horas (exposición aguda) sin embargo, en
algunos casos, presentan valores mayores al ser comparados con los límites máximos
declarados en el decreto 30221-SALUD para un período de un año. Lo anterior
evidencia, la necesidad de desarrollar políticas tendientes a abatir de forma gradual y
sostenida la contaminación atmosférica en San José con el fin de proteger a los
habitantes de la región de una exposición crónica sostenida a diversos contaminantes
del aire.
Al analizar los promedios anuales de PM10 registrados en la ciudad de San José en el
período 2004-2009, se puede observar que persiste una tendencia a mantener
controlados los niveles de este contaminante, ya que se presentan tasas de
crecimiento menores al 0,4% en el sitio de muestreo ubicado en la Junta de Educación
de San José. Entre los principales hechos que pueden explicar este comportamiento
se encuentran la mejora en la calidad de los combustibles (reducción del contenido
de azufre (S) en el combustible) y la operación efectiva del sistema de revisión técnica
vehicular. En esta misma línea, cabe resaltar como aspecto positivo que los niveles de
sulfato presentes en las partículas PM10 han venido decreciendo en forma gradual a
una tasa cercana al 5% anual desde el año 2007.
Se pudo evidenciar a partir de los resultados obtenidos, al estudiar las variaciones
estacionales de los contaminantes monitoreados, que los niveles más bajos se
presentan en época seca debido al incremento de la velocidad promedio del viento en
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el área metropolitana del país, generada por los vientos alisios provenientes del Mar
Caribe.
Es recomendable generar políticas públicas tendientes a mejor la vialidad en los sitios
de ciudad que persisten con valores de NO2 que superan la norma anual de la
Organización Mundial de la Salud y permitir una mayor sostenibilidad del crecimiento
urbano sin causar deterioro a la salud de sus habitantes, favoreciendo el uso de
transporte público sobre los vehículos individuales.
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