TENDENCIA DE LOS NIVELES DE PLOMO EN PTS EN LA … · municipio y describiendo los beneficios...
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I REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y DEPORTE UNIDAD EDUCATIVA RAFAEL YEPES TRUJILLO SAN FRANCISCO EDO-ZULIA METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION TENDENCIA DE LOS NIVELES DE PLOMO EN PTS EN LA ATMOSFERA DE LA CIUDAD DE MARACAIBO (2000-2005) AUTORES: San Francisco, Junio de 2006 Bernal Soraineg C.I.19.569.775 Franco Lorena C.I. 19.936.314 Ibáñez Ender - [email protected] C.I. 19.215.117 Nava Alexander C.I. 18.920.153
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I
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y DEPORTE
UNIDAD EDUCATIVA RAFAEL YEPES TRUJILLO
SAN FRANCISCO EDO-ZULIA
METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION
TENDENCIA DE LOS NIVELES DE PLOMO EN PTS EN LA
ATMOSFERA DE LA CIUDAD DE MARACAIBO (2000-2005)
AUTORES:
San Francisco, Junio de 2006
Bernal Soraineg C.I.19.569.775 Franco Lorena C.I. 19.936.314
Ibáñez Ender - [email protected] C.I. 19.215.117 Nava Alexander C.I. 18.920.153
II
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DE EDUCACIÓN Y DEPORTE
UNIDAD EDUCATIVA RAFAEL YEPES TRUJILLO
SAN FRANCISCO EDO-ZULIA
METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION
TENDENCIA DE LOS NIVELES DE PLOMO EN PTS EN LA
ATMOSFERA DE LA CIUDAD DE MARACAIBO (2000-2005)
Trabajo Especial de Grado para Optar al Titulo de Bachiller en Ciencias
TUTORA: AUTORES:
Ing. Narly Pirela.
San Francisco, Junio de 2006
Bernal Soraineg C.I.19.569.775 Franco Lorena C.I. 19.936.314 Ibáñez Ender C.I. 19.215.117 Nava Alexander C.I. 18.920.153
III
Índice
- Introducción
- Aceptación del Tutor
Capitulo I. El problema.
1.1.- Planteamiento del Problema
1.2.- Formulación del Problema
1.3.- Objetivo de la Investigación
1.3.1.- Objetivo General
1.3.2.- Objetivo Especifico
1.4 Justificación de la Investigación
1.4.1.- Justificación Teórica
1.4.2.- Justificación Metodológica
1.4.3.- Justificación Práctica
1.5.- Delimitación de la Investigación
Capitulo II. Marco teórico
2.1.- Antecedentes de la Investigación
2.2.- Bases Teóricas
2.2.1.- Definición de aire contaminado
2.2.2.- Clasificación de los Contaminantes Atmosféricos.
2.2.3.- Origen y Destino del Material Particulado
2.2.4.- Influencia de la Meteorología Sobre la Contaminación atmosférica
2.2.5.- Efectos causados por los contaminantes atmosféricos
2.2.6- Efectos de la Contaminación Sobre el Sistema Respiratorio
2.2.7.- Elementos Metálicos en la Atmósfera
2.2.8.- Generalidades del Plomo (Pb)
IV
2.2.9.- Motor de combustión interna.
2.3.- Fundamentación Legal
2.4.- Definición de Términos Básicos
Capitulo III. Marco Metodológico
3.1.- Tipos de Investigación
3.2.- Diseño de la Investigación
3.2.1.- Previo a la Investigación.
3.2.2.- Durante la Investigación.
3.2.3.- Después de la Investigación
3.3.- Población y Muestra
3.4.- Técnica de Recolección de Datos
3.5.- Ubicación de los Sitios de Muestreos
3.6.- Recolección de las muestras
3.7.- Determinación de plomo
Capitulo IV. Análisis e Interpretación de los Datos
4.1.- Análisis y Presentación de los resultados
Capitulo V. Conclusiones y Recomendaciones
5.1.- Conclusiones
5.2.- Recomendaciones
V
Índice de Tablas
Tabla 1. Trazas de Metales Emitidos a la Atmósfera por Fuentes Naturales
en el Ámbito Mundial (toneladas por año)
Tabla 2. Trazas de Metales Emitidos a la Atmósfera por Fuentes
Antropogénicas en el Ámbito Mundial (toneladas por año)
Tabla 3 . Valores Promedios de Anuales Plomo en Algunas Ciudades de
Venezuela y el Mundo.
Tabla 4. Factores Meteorológicos de la Zona Metropolitana de Maracaibo
Tabla 5. Valor de Metales en Partículas Totales Suspendidas
VI
Índice de Figuras
Figura 1. Penetración de las Partículas en el Tracto Respiratorio.
Figura 2. Ecuación química del proceso de gases por conversor catalítico
Figura.3 Formula Semidesarrollada del metil t-butil éter (MTBE)
Figura.4 Formula Semidesarrollada del Isooctano y el Heptano
Figura 5. Ubicación Geográfica de las Estaciones de Monitoreo. Red-MECA Maracaibo-Edo. Zulia. Venezuela
VII
Índice de Gráficos
Grafico 1. Comportamiento Estacional del Plomo en PTS. Durante los Años
2000-2005 Maracaibo. Estado Zulia
Gráfica 2. Tendencias Anual del Pb en PTS. Durante los Años 2000-2005.
Maracaibo. Estado Zulia
Gráfica 3. Tendencias Anual del Pb en PTS. México 1989-2004
VIII
Introducción
La degradación del medio ambiente debida a la actitud adoptada por los
seres humanos hacia la naturaleza durante el último siglo, en el sentido de
que en su actuación tenía licencia para explotar los recursos naturales con
una total indiferencia ante todo lo que no repercutiera en beneficio directo del
hombre, ha dado lugar a uno de los principales problemas que la humanidad
tiene planteados en la actualidad, como lo es la contaminación.
Dentro de este problema ambiental podemos encontrar la contaminación
atmosférica la cual podría considerarse como una de la más grave ya que es
la causante de grandes afecciones hacia el medio ambiente.
El parque automotor tiene la capacidad de generar un alto potencial de
contaminación atmosférica. En Venezuela este parque utilizaba hasta el año
2000 gasolina con plomo, emitiendo grandes cantidades de este elemento al
aire, esta característica justifica la adopción de medidas de vigilancia de la
calidad del aire para devolver así a la población un alto nivel de bienestar. En
tal sentido, esta investigación servirá para dar conocimiento de cual es el
estado de la calidad del aire por emisiones de plomo a la atmósfera, además
servirá de base para futuras investigaciones.
La siguiente investigación se desarrolla evaluando los niveles de plomo en
partículas totales suspendidas en la atmósfera durante seis años
comprendidos entre el 2000 y 2005, con el propósito de determinar la
tendencia de este metal en la atmósfera de la ciudad de Maracaibo
analizando la influencia de estos niveles sobre los pobladores de este
municipio y describiendo los beneficios obtenidos por la incorporación
paulatina de la gasolina sin plomo al mercado venezolano.
IX
Este trabajo de investigación se encuentra estructurado en cinco capítulos.
El capitulo I en el cual se plantea la problemática a tratar, se justifica y se
establecen los objetivos a cumplir con el propósito de manera confiable y
precisa para obtener mejores resultados.
El capitulo II se desarrollan todas las teorías necesarias para la
interpretación de los resultados y de esta manera lograr mejores análisis.
El capitulo III se describen las características metodologicas que posee la
investigación, determinando el tipo de investigación, su diseño, población y
muestra seleccionada, la técnica de recolección de datos y la ubicación de
los sitios de muestreo.
El capitulo IV se expresan los resultados obtenidos en tablas y gráficos
para una mejor comprensión de los resultados.
Finalmente se encuentra el capitulo V en donde se plantean las
conclusiones obtenidas y se presentan recomendaciones para la disminución
de contaminantes y por ende una mejor calidad de vida.
X
Carta de aprobación del Tutor
San Francisco, Junio de 2006
Prof. Luz Martínez
Coordinadora de la materia
U. E. Rafael Yepes Trujillo
Presente
La presente comunicación tiene por objeto informarle que he evaluado el
proyecto de Trabajo Especial de Grado Titulado Tendencia de los Niveles
de Plomo en PTS en la Atmósfera de la Ciudad de Mar acaibo (2000-
2005). Presentado por los alumnos Cursantes del 2cs:
Una vez realizada la evaluación considero que el Proyecto presentado
cumple con los requisitos teóricos metodológicos establecidos por la
institución para su presentación formal.
Atentamente
Ing. Narly Pirela
C.I. 11.913.246
Ibáñez Ender C.I. 19.215.117
Nava Alexander C.I. 18.920.153
Franco Lorena C.I. 19.936.314
Bernal Soraineg C.I.19.569.775
XI
DEDICATORIA
A Dios todo poderoso, nuestro padre celestial, por guiarnos en todos los
caminos de nuestras vidas y ser luz en tantos momentos difíciles.
A nuestros padres por ser ejemplos digno a seguir y admirar. Quienes nos
enseñaron que la perseverancia, dedicación y esfuerzo son nuestras
primeras armas para enfrentar la vida. Muchas gracias por el amor y cariño
brindado, los queremos mucho y hoy recogen los frutos que un día
sembraron, a cada uno de ustedes le dedicamos nuestros logros.
A nuestros hermanos, por ser comprensivos, apoyarnos, ayudarnos e
impulsarnos a seguir adelante.
A nuestros demás familiares por su apoyo constante e incondicional amor.
Al Profesor Alberto Chirinos, a las Profesoras Maria Tortoza, Maria
Walderrama, Mery Colina y Luz Martines quienes fueron nuestros guías y
bastones en tantos tropiezos, gracias por creer en nosotros y no dejarnos
solos cuando más los necesitábamos.
A nuestros compañeros quienes compartieron la travesía enriquecedora
que es el proceso de aprendizaje y por todos los buenos y malos momentos
compartidos.
A nuestros amigos pues con su apoyo incondicional, sin darnos la espalda
cuando más lo necesitábamos, nos levantaron en tantas caídas que tuvimos.
XII
AGRADECIMIENTOS
A la Unidad Educativa Rafael Yepes Trujillo por abrir sus puertas,
brindándonos el apoyo necesario para conformarnos como bachilleres
íntegros de la República Bolivariana de Venezuela.
A la Ing. Narly Pirela, por darnos su apoyo y ayuda antes y durante la
realización de este trabajo, a usted estamos enormemente agradecidos por
creer en nosotros….
Al Instituto para la Conservación del Lago de Maracaibo (ICLAM), por
brindarnos la oportunidad de realizar este trabajo especial de grado.
A la Dra. Alba Moreno por su apoyo, colaboración y continua disposición
en ofrecernos su colaboración durante la ejecución de nuestro proyecto de
investigación.
A todos nuestros más preciados respeto y más sincero agradecimiento.
A todos mil gracias…
XIII
Ibañez H, Ender D. Nava R, Alexander J, Franco C, Lorena B. Bernal R, Soraineg C. “Tendencia de los niveles de plomo en PTS en la at mósfera de la Ciudad de Maracaibo (2000-2005)”. Trabajo especial de grado para optar al título de bachiller en ciencias. U. E. Rafael Yepes Trujillo. 2006
RESUMEN
Las partículas suspendidas en el aire de un área determinada, presentan
una gran variedad de formas, tamaños y composición química, estas son
contaminantes atmosféricos que pueden causar daños a la salud humana. El
propósito del presente trabajo fue evaluar la calidad del aire de la ciudad de
Maracaibo, respecto a las concentraciones de plomo atmosférico. el tipo de
investigación es documental con un diseño bibliográfico. La data utilizada en
la evaluación del comportamiento de las PTS y su contenido de plomo se
obtuvo de las evaluaciones realizadas por el ICLAM durante el periodo 2000-
2005, las muestras fueron captadas por un equipo muestreador de alto
volumen y analizadas según lo establecido en la norma COVENIN, el
muestreo se realizo en cuatro sitios ubicados en el noreste, noroeste, centro
y sureste de la ciudad de Maracaibo. En los resultados obtenidos las
mayores concentraciones se registraron en los años 2001 (0,53 µg/m3) >
2000 (0,46 µg/m3)> 2003 (0,42 µg/m3)> 2002 (0,39 µg/m3)> 2004
(0,27µg/m3), mientras que el año 2005 presento la menor concentración (0,10
µg/m3) en la serie de tiempo analizada. Este comportamiento puede ser
atribuido a varios factores tales como condiciones meteorológicas (volumen
de precipitación ocurrida, dirección y velocidad del viento), la incorporación
total de gasolina sin plomo al mercado nacional, es importante destacar que
durante los seis años estudiados, nunca se excedió el estándar anual
nacional para el plomo, sin embargo supero en una oportunidad el límite
establecido por la OMS.
XIV
CAPITULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
XV
CAPITULO I
El PROBLEMA
1.1.- Planteamiento del Problema
En la ciudad de Maracaibo habita el mayor porcentaje (1.538.761
habitantes) de la población del estado Zulia, en ella se centraliza parte
importante de la actividad industrial, política y comercial, pero también se
concentran riesgos diversos entre los que destacan el incremento en los
niveles de contaminación ambiental que responden a los ritmos y efectos
indirectos del consumo de combustibles. La migración del campo a la ciudad,
el crecimiento en la densidad poblacional, el proceso de industrialización, las
condiciones geográficas de la cuenca, la desorganizada red de transporte
público, la demanda en el uso de automóviles, la insuficiencia de la red vial,
junto con la producción y el consumo de gasolina, surgen como las
determinantes más importantes del deterioro en las condiciones y la calidad
de la atmósfera de esta ciudad.
Si bien existen diferentes fuentes emisoras de contaminantes
atmosféricas, el plomo ambiental se reconoce como uno de los riesgos más
importantes en la salud debido a sus efectos deletéreos, acumulativos y
permanentes sobre el desarrollo neurológico de los niños. Los efectos
nocivos del plomo se amplifican en la medida en que aumenta su
concentración en sangre, y el amplio espectro de daños que produce
incluyen la disminución en la producción de hemoglobina y la anemia, afecta
el metabolismo de la vitamina D, disminuye la velocidad de conducción
XVI
nerviosa, produce daño renal, hipertensión arterial, encefalopatía, daña el
desarrollo cognoscitivo y físico de los niños y puede producir hasta la muerte.
En Venezuela desde el año de 1920 se ha utilizado el plomo como
aditivo para aumentar la calidad de la combustión de la gasolina, este metal
durante la combustión del carburante en un motor de combustión interna es
expulsado a la atmósfera junto con otros elementos ocasionando problemas
a la salud humana. Debido a los daños ocasionados por gasolina con
plomo, el Ministerio del Ambiente lanzó desde el año 2000 la iniciativa de
eliminarla del ámbito nacional. En vista de que esta iniciativa afectaba de
manera importante el diseño y producción de automotores e imponía nuevos
procesos productivos para la industria petrolera y de gasolinas, este proceso
se fue instrumentando de manera paulatina al mercado. En mayo de 2005,
se introduce en forma total la gasolina ecológica en toda el territorio nacional.
1.2.- Formulación del Problema
La situación planteada presenta la interrogante: ¿Habrán disminuidos
los niveles de plomo en la ciudad de Maracaibo? Esta interrogante plantea
una investigación cuyo objetivo es describir la tendencia del plomo
atmosférico asociado a la eliminación paulatina de la gasolina con plomo.
1.3.- Objetivos de la investigación
1.3.1.- Objetivo general
Describir la tendencia del plomo en partículas totales suspendidas en la
atmósfera de la ciudad de maracaibo (2000-2005)
XVII
1.3.2.- Objetivos Específicos
� Conocer los niveles de plomo en partículas suspendidas totales (PTS) la
ciudad de Maracaibo durante el periodo 2000-2005.
� Comparar los resultados obtenidos con las normas nacionales e
internacionales
� Analizar la influencia de los niveles de plomo sobre la salud de los
pobladores de esta zona.
� Indagar sobre los beneficios obtenidos en la incorporación total de la
gasolina sin plomo en el mercado Venezolano.
1.4.- Justificación del problema
1.4.1.- Justificación Teórica
Con estas investigación se podrá conocer los niveles de plomo a los
que están expuesto los habitantes que redicen el la ciudad de Maracaibo, así
como conocer la eficiencia en la medida del gobierno nacional sobre la
incorporación total de la gasolina sin plomo al mercado nacional.
La investigación estará fundamentada en las bases teóricas de:
• Normas sobre calidad de aire y control de la contaminación
atmosférica venezolana, decreto 638.
• Normas Industriales (COVENIN).
• Agency of environmental protection “agencia de protección del
ambiente” (EPA) de los Estados Unidos de Norteamérica.
• Organización Mundial de la Salud (OMS)
• Ministerio de Sanidad y Asistencia Social (M.S.A.S)
• Instituto Venezolano de Investigaciones Petroleras (INTEVEP)
• Trabajos de investigación.
XVIII
1.4.2.- Justificación Metodológica
Para conocer el grado de contaminación por plomo en la atmósfera se
utilizó los datos subintrados por el Instituto para la Conservación del Lago de
Maracaibo (ICLAM) los cuales son obtenidos a través de la Red de medición
de calidad del aire de la ciudad de Maracaibo.
1.4.3.- Justificación Práctica
Dado que el aire es un elemento indispensable para la vida y por lo
tanto, su utilización debe estar sujeta a unas normas que eviten el deterioro
de su calidad, de tal manera que se preserve su pureza dentro de unos
límites que no perturben el normal desarrollo de los seres vivos sobre la
tierra, ni atenten contra el patrimonio natural de la humanidad. El alto
potencial de contaminación atmosférica que puede generar el parque
automotor, justifica la adopción de medidas de vigilancia de la calidad del aire
para devolver así a la población un nivel alto de bienestar. En tal sentido,
esta investigación servirá para dar conocimiento de cual es el estado de la
calidad del aire por emisiones de plomo a la atmósfera, además servirá de
base para futuras investigaciones.
1.5.- Delimitación de la investigación
Para el desarrollo de esta investigación se tomo como objeto de
estudio los niveles de plomo en PTS durante los años 2000-2006 obtenidos a
través del Instituto para la Conservación del Lago de Maracaibo ICLAM,
ubicada en el Km. 1 vía Perija, el siguiente estudio esta centrado en la
influencia de los niveles de plomo como consecuencia de la eliminación
paulatina de la gasolina sin plomo, el tiempo establecido será en un periodo
que abarca desde septiembre de 2005 hasta junio de 2006 para un total de
10 meses.
XIX
CAPITULO II
MARCO TEORICO
XX
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la investigación
Para cualquier trabajo de investigación, es vital la recopilación de
información sobre investigaciones anteriores relacionadas al tema de estudio,
de tal manera que sirvan de apoyo, para el desarrollo del mismo, a
continuación se presenta trabajos de grado realizados por varios
investigadores.
Albornoz A., Socorro E. (1997), realizaron Estudio Preliminar
Sobre Contaminación Atmosférica por Material Partic ulado en los
Municipios Maracaibo y San Francisco. Con el objeto de evaluar la calidad
de aire presente en esta zona, utilizando una población cuya unidad de
medida es la atmósfera, metodología de campo y la técnica de análisis
empleada es de observación directa. Los resultados obtenidos evidenciaron
una situación de deterioro ambiental en esta ciudad, específicamente en los
sectores San Francisco, Los Haticos y Los Olivos debido a los valores de
PTS encontrados (105 µg/m3 y 88 µg/m3 respectivamente), los cuales
superan el límite permisible establecido (75 µg/m3).
Morales A., y Colaboradores (1997), estudiaron Los Elementos Traza
XXI
en la Atmósfera de la Sabana Venezolana . Con el objeto de evaluar el
comportamiento de algunos metales en época de lluvia y sequía, utilizando la
Norma COVENIN N° 2060-83, para determinar la concen tración de partículas
suspendidas totales (PTS) en la atmósfera. La determinación de los metales
se realizó según lo establecido en COVENIN N° 2465- 87. Asimismo la
metodología para conocer la variación temporal y espacial de los
contaminantes determinado se realizado a través la investigación de campo y
la técnica de observación directa. Los resultados obtenidos señalan que las
mayores concentraciones de estos metales se registran en época de sequía
Barrozo Hernández (2000) distribución de los metales pesados
Pb, V, Ni, Cd, Cu, Zn, en partículas inhalables (Pm 10) de la ciudad de
Maracaibo. Con la finalidad de determinar la distribución de metales
pesados, para la recolección de muestra se utilizo un equipo recolector de
partículas de alto volumen con filtros de cuarzo (para PM10) y filtros de
celulosa (para la distribución por tamaño). La recolección de muestras fue
efectuada de marzo a noviembre de 1996, en dos sitios. Zona norte (Bloq. Al.
FEC) y zona Sur (Escuela de Policía, San francisco) tomando en cuenta la
dirección de los vientos. Los resultados obtenidos fueron Pb= <0,49 µm de
tal forma que pertenece a la categoría de partículas finas. (<0,2 µm).
Igualmente las concentraciones promedios fueron, Zona norte: para Pb 0,108
µg/m3 y Zona sur 0,088 µg/m3. Hernández estableció que las
concentraciones totales de los metales en la ciudad fueron bastante bajas,
con respecto a otros sitios de Venezuela y el mundo.
Meza Wilmer (2002) desarrollaron su trabajo en la d eterminación
de Pb, V y Ca en partículas totales suspendidas (PT S) en la atmósfera
de la zona metropolitana de la ciudad de Maracaibo. Con el propósito de
determinar el grado de contaminación atmosférico, este trabajo fue realizado
XXII
en dos zonas comprendidas entre el municipio Maracaibo y San Francisco.
Su diseño fue experimental, para el muestreo se tomo en cuenta las épocas
lluviosa y seca, de esta forma tener una recolección total de 22 muestra por
cada estación. Para la recolección de PTS se utilizo un equipo recolector de
partículas de alto volumen estos presentaban filtros de fibra de vidrio, con un
flujo de aire constante de 1.1 m3/ min. Durante 24 horas. Las muestras
obtenidas fueron dirigidas en caliente con acido nítrico concentrado, luego
analizados por el método de absorción atómica para determinar de esta
forma el Pb y los otros elementos, dichas recolecciones arrojaron como
resultado un valor promedio de 0,25 y 0,32 µg/m3 para el Pb durante los
años de estudio (1998-1999), estos resultados no excedieron los limites
establecidos en la normativa legal venezolana (1,5 µg/m3).
N. Granada., H. Hernández (2001), evaluaron los Ni veles
Atmosféricos de Partículas Suspendidas Totales (PTS ) y su Contenido
Metálico en una Zona Adyacente a una Planta de Ceme nto. Con la
finalidad de efectuar un diagnóstico de calidad del aire en una zona cuya
comunidad ha manifestado quejas alegando, perdida de visibilidad,
ensuciamiento y corrosión de materiales, además de afectar los cultivos. La
metodología aplicada es investigación de campo con diseño experimental.
Los resultados obtenido indican que la zona estudiada (San Francisco) esta
influenciada por fuentes emisoras de partículas y que estas concentraciones
se hacen mayores en época de sequía, lo cual pudiera general efectos
indeseables en los receptores.
Estas investigaciones están establecidas por sus objetivos planteados y
sus resultados, refuerzan la investigación que se esta presentando a
continuación.
XXIII
2.2.- Bases Teóricas
2.2.1.- Contaminación atmosférica
La contaminación de la atmósfera se produce por residuos o productos
secundarios gaseosos, sólidos o líquidos, que pueden poner en peligro la
salud de los seres humanos y producir daños en las plantas y los animales,
atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o producir olores
desagradables.
Según Gerard Kiely. “Ingeniería Ambiental define la contaminación
atmosférica como:
Una condición atmosférica, en la que existen
sustancias con concentraciones más altas que el fondo
normal o que los niveles del ambiente, está
contaminada si tiene efectos que se puedan medir
sobre los humanos, animales, floras o materiales (la
lluvia ácida sobre los edificios)
Asimismo la gaceta oficial No. 4899 decreto Venezolana No. 638 de 1995
la define como:
Cualquier sustancia presente en el aire que por su
naturaleza, es capaz de modificar los constituyentes
naturales de la atmósfera, pudiendo alterar sus
propiedades físicas o químicas, y cuya concentración y
período de permanencia en la misma pueda originar
efectos nocivos sobre la salud de las personas y el
XXIV
ambiente en general.
2.2.2.- Clasificación de los Contaminantes Atmosfér icos.
Existe una gran variedad de sustancias capaces de permanecer en el aire,
por lo cual resulta difícil establecer una clasificación ordenada de las mismas.
Sin embargo, las sustancias consideradas normalmente como contaminantes
atmosféricos, pueden clasificarse por el estado físico y por su origen
(Velázquez H. 1990).
- Según el Estado Físico
Según el estado físico, los contaminantes se clasifican en gases y
partículas. Existen muchos gases en el aire que son considerados tóxicos
cuando sobrepasan ciertos niveles de concentración. Los de mayor
importancia son el dióxido de azufre (SO2), el dióxido de nitrógeno (NO2), el
monóxido de carbono (CO) y el ozono (O3). Como contaminantes gaseosos
también se incluyen vapores de sustancias, líquidas o sólidas, a temperatura
y presión normal. (Ejemplos: vapores de H2SO4, HCl, HNO3 y los compuestos
orgánicos).
Las partículas están compuestas por aquellas sustancias, a excepción del
agua pura, presentes en la atmósfera en estado sólido o líquido bajo
condiciones normales y cuyo tamaño es microscópico, pero siempre con
diámetro mayor que las moléculas simples, (aproximadamente 0,0002 µm).
Estas sustancias pueden ser de origen inorgánico.
Las partículas finas son frecuentemente producidas por emisiones
industriales, procesos de combustión o transformación de gases a partículas
en la atmósfera. Los procesos mecánicos proveen mayor cantidad de
XXV
partículas gruesas. Los volcanes y los incendios forestales no controlados,
son fuentes de partículas, pero solamente una pequeña fracción de esas
emisiones se encuentra sobre las áreas pobladas (Hilleman, 1984). Para la
denominación de las partículas se utilizan varios términos, tales como:
polvos, humos, nieblas y aerosoles.
Materia Gaseosa : Se encuentran la atmósfera como contaminante, que de
manera similar a como lo hace el aire (García N. 1999).
Partículas Totales Suspendidas (PTS): Es cualquier material sólido o
líquido disperso en la atmósfera o en una corriente gaseosa y cuyos
agregados individuales son mayores que las pequeña moléculas aisladas
(alrededor de 0.0002 micra) pero más pequeña que 500 micras, partículas
con diámetro menor a 60 µm).
Polvos: Son partículas sólidas dispersas en un gas, originadas por la
desintegración mecánica de algún material, como por ejemplo, las nubes
producidas por la trituración y pulverización de rocas o las formadas cuando
ráfagas de aire levanta una polvoreada. Incluye polvos finos (diámetro
100µm) y polvos gruesos (diámetro 100µm).
Humos: Son pequeñas partículas originadas por condensación de un vapor
súper saturado, conteniendo concentraciones relativamente elevadas de
sustancias con baja presión de vapor. Los ejemplos más destacados son las
suspensiones de partículas resultantes de una combustión. Emanación es
otro término semejante a humo, se refiere a las partículas formadas por
condensación, sublimación o reacción química y de las cuales una parte
predominante en peso posee un diámetro inferior a 1 µm. Como ejemplo se
tiene el humo de tabaco y los óxidos metálicos condensados.
XXVI
Nieblas: Suspensión de pequeñas gotas líquidas formadas por
condensación de un vapor, aunque algunas veces también por atomización.
Una niebla se compone de partículas bastante grandes, con un diámetro
superior a 10 µm y cuyas concentraciones son relativamente bajas. El
tamaño de las partículas es la característica principal que distingue las
nieblas de los humos. Si su concentración es lo suficientemente elevada
como para oscurecer la visibilidad, la niebla toma el nombre de neblina.
Aerosoles: Están constituidos por una nube de partículas microscópicas y
submicroscópicas en el aire, tales como un humo, una emanación, una
niebla o una neblina (COVENIN, 1983).
- Por su Origen
Contaminantes primarios: Son aquellos originados directamente por las
fuentes de emisión, como es el caso del SO2, NO2, CO, hidrocarburos, entre
otros (Morales J. 1979).
Contaminantes secundarios : Son aquellos originados por la interacción
química entre los contaminantes primarios y los componentes normales de la
atmósfera. Ejemplo de este tipo de contaminantes son el ácido sulfúrico
(H2SO4), el ozono (O3), los nitratos orgánicos como los peroxyacil nitratos
(PAN), etc. Son precisamente estos contaminantes los responsables de
efectos tales como irritaciones oculares y daños a los tejidos de las plantas
(COVENIN, 1983; Morales J y col, 1979).
XXVII
- Según su Composición Química
Las partículas finas generalmente están constituidas por sulfatos de
amonio, ácido sulfúrico, material carbonoso, una variedad de compuestos
orgánicos condensados, plomo, nitrato y una pequeña cantidad elementos
traza. Las partículas gruesas son más variables, dependen principalmente de
la geografía e industrias de un área en particular, la mayoría de estas
partículas están formadas por cuarzo, piedra caliza, asbesto, partículas de
caucho de neumáticos, compuestos orgánicos, grava y sal marina
(COVENIN, 1983).
2.2.3.- Origen y Destino del Material Particulado
Con relación a las fuentes de partículas, las emisiones que contribuyen
con mayor cantidad en áreas urbanas son: materiales de la corteza terrestre
suspendido por el viento, polvo de las carreteras levantada por el
movimiento de vehículos, sulfatos formados por óxidos de azufre, escapes de
automóviles, productos de la combustión de petróleo y carbón, y emisiones
industriales. Las partículas finas son frecuentemente producidas por
emisiones industriales. Los procesos mecánicos proveen mayor cantidad de
partículas gruesas. Otras fuentes de partículas son los volcanes e incendios
forestales incontrolados.
Las partículas generadas en el aire de una atmósfera urbana,
generalmente permanecen suspendidas en el aire por pocos días, aunque
dependiendo de su tamaño pueden durar por varias semanas. El tiempo de
suspensión de una partícula depende apreciablemente de la altura a la cual
fue descargada; sin embargo, emisiones intensas pueden originar partículas
XXVIII
que se desplazan a través de grandes extensiones de la tierra.
De allí la importancia de conocer en forma sistemática y oportuna, la
meteorología de la ciudad para poder estudiar la variación y el transporte de
los contaminantes atmosféricos (Albornoz y col 1997).
Tork, A., Janet T (1973) en su publicación en Ecología Contaminación
Medio Ambiente, clasifican las partículas suspendidas como:
Viables (capaces de vivir) o inviable. Algunos ejemplos
de partículas viables son las bacterias, hongos, mohos
y esperas. Las partículas inviables incluyen sustancias
tales como compuestos orgánicos, metales, polvos y
sal marina.
Otras importantes fuentes de contaminación son la siderurgia y las
acerías, las fundiciones de cinc, plomo y cobre, las incineradoras
municipales, las refinerías de petróleo, las fábricas de cemento y las fábricas
de ácido nítrico y sulfúrico. Las partículas emitidas por las industrias pueden
eliminarse por medio de ciclones, precipitadotes electrostáticos y filtros. Los
gases contaminantes pueden almacenarse en líquidos o sólidos, o
incinerarse para producir sustancias inocuas.
XXIX
2.2.5.- Influencia de la Meteorología Sobre la Con taminación
Atmosférica
Los factores meteorológicos juegan un papel importante en la
determinación del grado de contaminación del aire. Para una emisión dada
de contaminantes, la concentración de los mismos puede variar mucho
según sean las condiciones meteorológicas imperantes en ese momento, ya
que determinan el transporte y dispersión de los contaminantes liberados en
la atmósfera y en consecuencia determinan el alcance geográfico de los
mismos.
La contaminación del aire suele asociarse con la meteorología de las
zonas urbanas, por lo tanto es necesario entender los procesos atmosféricos
que ocurren.
Sin embargo, las condiciones atmosféricas locales que provocan elevadas
concentraciones de contaminantes en una zona urbana determinada son
frecuentemente el resultado de procesos meteorológicos ocurridos en zonas
de mayor escala (Donn, 1978).
Las características climatológicas en los municipios Maracaibo y San
Francisco del estado Zulia, están determinadas por un sistema de vientos
bimodal.
Los vientos alisios que soplan entre los meses noviembre - abril y los
vientos locales que soplan de mayo - octubre sustituyendo a los vientos
alisios o soplando con ellos.
Los vientos locales se producen por el calentamiento o enfriamiento
desigual de las masas terrestres que rodean al lago, así como del lago
XXX
mismo: durante el día la tierra se calienta rápidamente y la capa de aire en
contacto con la tierra se calienta y asciende, mientras que la capa de aire
sobre el agua permanece más fría y más densa resultando en un viento
suroeste.
Este viento comienza a soplar en las primeras horas de la mañana,
alcanza su máxima velocidad después del medio día y disminuye hacia el
atardecer. Durante la noche y el amanecer ocurre un proceso inverso que
produce un viento noroeste. Las nubes que se observan al atardecer tienen
su origen en el aire húmedo que asciende del lago y se condensa a gran
altura.
Los niveles de inversión constituyen otro aspecto importante de clima,
generalmente el aire cerca de la tierra está más caliente: las masas de agua
(océanos, lagos, entre otros.) enfrían el aire a su alrededor formándose una
inversión entre las masas de aire frío y el aire seco caliente. Esta
temperatura de inversión actúan como una tapa atrapando los
contaminantes.
El régimen anual de lluvias presenta dos máximos y dos mínimos. El
máximo principal ocurre, generalmente, en octubre-noviembre (lluvia) y el
máximo secundario en mayo-junio (lluvia). Con respecto a los mínimos,
frecuentemente, se presentan en febrero-marzo (sequía) y en julio-agosto
(sequía). Asimismo, cuando la humedad relativa excede aproximadamente al
70 por ciento, muchos tipos de partículas presentan un cambio de fase y se
convierten en gotas de niebla, lo cual disminuye la visibilidad (Chirino M.
1994)
XXXI
2.2.6.- Efectos causados por los contaminantes atmo sféricos
Es evidente que la contaminación del aire afecta la salud de las personas
y de los animales, daña la vegetación, deteriora los materiales, afecta el
clima, reduce la visibilidad y la radiación solar, perjudica los procesos de
producción, aumenta el riesgo y en general, dificulta el disfrute de la vida y
del ambiente.
El efecto más controvertido y tal vez más importante de la contaminación
del aire es sobre la salud humana. Con relación a los efectos ocasionados
por las partículas y los contaminantes gaseosos, la tasa y sitio de deposición
y la eficiencia del cuerpo para eliminarlo, varían en un amplio rango, entre los
cuales pueden citarse desde, bronquitis, teratogénesis, carcinogénesis y
mutagénesis (COVENIN, 1983).
2.2.7.- Efectos de la Contaminación Sobre el Sistem a Respiratorio
Los malos olores y la baja visibilidad producida por la contaminación del
aire son factores estéticos producida por la contaminación del aire cuyo
efecto sobre el ser humano es principalmente psicológico, sin embargo, otros
efectos adversos pueden causar cambios fisiológicos y posiblemente
enfermedades.
El interés en los efectos patológicos potenciales sé enfoca en el sistema
respiratorio, pero no debe olvidarse que los contaminantes atmosféricos
pueden afectar al hombre de otras formas: algunos contaminantes, después
de depositar en el suelo o la vegetación, pueden entrar a la cadena
alimentaría y luego en el cuerpo por el sistema digestivo (por ejemplo,
partículas asociadas al plomo y pesticidas).
XXXII
La Figura 1 ilustra el sistema respiratorio humano, resulta conveniente
dividirlo en: sistema respiratorio superior, el cual incluye la cavidad nasal
faringe y tráquea, y el sistema respiratorio inferior que incluye los bronquios y
pulmones.
Los bronquios (derecho e izquierdo) se subdividen en conductos cada vez
más angostos y luego en bronquios. Estos se distinguen de los bronquios por
no poseer cartílagos. La ramificación continúa hasta los bronquiolos
terminales y los alvéolos. Estos constituyen la unidad funcional del pulmón: el
oxigeno del aire en el pulmón se difunde a través de su membrana a los
capilares pulmonares.
El sistema respiratorio posee diversos mecanismos de defensas para
protegerlos y contrarrestar los efectos de la exposición irritantes.
Normalmente el aire al inhalarse, se calienta y humedece para evitar la
resequedad de las membranas pulmonares. Los contaminantes atmosféricos
gaseosos solubles, se absorben en el recubrimiento del tracto respiratorio
superior y no entran al pulmón, los gases insolubles entran al pulmón en la
misma concentración en que se encuentran en el aire ambiental.
Se ha demostrado que las partículas menores de 10 micrones (partículas
inhalables) son las que pueden penetrar efectivamente en el sistema
respiratorio; en la zona extratoráxica se depositan las partículas gruesas
(mayor o igual a 2,5 µm) y las gruesas y finas pueden absorberse en la
región alveolar del pulmón: La deposición en esta región es especialmente
importante porque puede transcurrir mucho tiempo antes de ser removidas
(Gonzáles N. 1986)
XXXIII
Figura 1. Penetración de las Partículas en el Tracto Respiratorio
2.2.8.- Elementos Metálicos en la Atmósfera
Uno de los contaminantes presentes en las partículas son los metales,
estos representan generalmente el 5 por ciento de las partículas (Gonzáles
M. 1986). En las Tablas 1 y 2 se muestran trazas de metales emitidos por
algunas fuentes naturales (Nriagu J. 1989) y antropogénicas (Nriagu J.
1988).
En la Tabla 1 se puede observar que las partículas de suelo transportadas
por el viento poseen más del 30 por ciento de manganeso, cromo y vanadio,
y del 30 al 50 por ciento de antimonio, níquel, molibdeno y zinc. De los flujos
de metales de fuentes naturales los volcanes contribuyen con más del 60 por
ciento del cadmio, del 40 al 50 por ciento del mercurio y níquel, y del 30 al 40
por ciento del arsénico, cromo y cobre.
Región Traquea Bronual Partículas finas y gruesas
<10µm
Región Extratoracica 10µm- 100µm. Se deposita la
gran mayoría de las partículas grandes
Región Alveolar
<1µm
XXXIV
Las fuentes biogénicas son las principales contribuyentes de arsénico,
mercurio y selenio, mientras que los incendios forestales y el aerosol marino
generalmente aportan menos del 15 por ciento del total de las emisiones
naturales de cada elemento. Naturalmente, algunos de los elementos
emitidos por fuentes naturales son derivados antropogénicamente; por
ejemplo, las partículas de suelo son muchas veces de origen industrial
(Nriagu J. 1990).
En resumen las fuentes naturales de aerosoles que contienen metales
traza incluyen el polvo terrestre, el aerosol marino, las emisiones volcánicas,
y los incendios de vegetación. Los elementos traza mayoritaria en el polvo de
la corteza son: hierro, manganeso, zinc, plomo, vanadio, cromo, níquel,
cobre, cobalto, mercurio y cadmio.
La abundancia relativa depende de la composición de la corteza, por lo
que varia de un sitio a otro. El aerosol oceánico contiene solo cantidades
traza de Fe, Mn, V y Zn. En los incendios forestales se han medido
concentraciones apreciables de cadmio. En las emisiones volcánicas se ha
encontrado Fe, Mn, V, Zn, Co, As, Sb y Cd entre otros.
En contraposición la mayor contribución de emisiones de metales traza de
origen antrópico se asocia a fuentes industriales y móviles que producen
gases y partículas generalmente por combustión de combustibles fósiles.
Las tres principales fuentes industriales de contaminación atmosférica por
metales son la minería, fundición y refinación, la quema de combustibles
fósiles y la producción y uso de productos comerciales metálicos (Tabla 2).
La quema de combustible fósiles para la generación de energía aporta más
del 95 por ciento de vanadio y 80 por ciento de níquel emitido por fuentes
antropogénicas.
XXXV
Es por ello que en algunos estudios (Nriagu J. 1990), se utilizan estos dos
elementos para identificar la contaminación del aire por emisiones de plantas
de potencia. La combustión de fósiles también contribuye con
aproximadamente el 60% de las emisiones antropogénicas de mercurio,
selenio y estaño y cantidades significantes de antimonio, arsénico y cobre.
La fundición representa la principal fuente de arsénico, cobre y zinc,
mientras que la manufactura de acero es responsable de la cantidad de
manganeso y cromo liberado a la atmósfera por la actividad humana. A pesar
del uso reducido de la gasolina sin plomo en muchos países, las descargas
de automóviles representan aproximadamente dos tercios de las emisiones
de plomo.
Tabla 1. Trazas de Metales Emitidos a la Atmósfera por Fuentes Naturales en el
Ámbito Mundial (toneladas por año)
Elemento
Partículas de
suelo transportadas
por el viento
Aerosol
marino Volcanes
Incendios
forestales
Fuentes
biogénicas Total
Antimonio 0,8 0,56 0,71 0,22 0,29 2,56
Arsénico 2,6 1,7 3,8 0,19 3,9 12,19
Cadmio 0,2 0,06 0,82 0,11 0,24 1,44
Cromo 27 0,07 15 0,09 1,1 43,26
Cobalto 4,1 0,07 0,96 0,31 0,66 6,1
Cobre 8,0 3,6 9,4 3,8 3,3 28,1
Plomo 3,9 1,4 3,3 1,9 1,7 12,2
Manganeso 221 0,86 42 23 30 316,9
Mercurio 0,05 0,02 1 0,02 1,4 2,49
Molibdeno 1,3 0,22 0,4 0,57 0,54 3,03
Níquel 11,0 1,3 14 2,3 0,73 29,33
Selenio 0,18 0,55 0,95 0,26 8,4 10,34
Vanadio 16,0 3,1 5,6 1,8 1,2 27,7
Zinc 19,0 0,44 9,6 7,6 8,1 44,74
Fuente: Nriagu, J. (1989)
XXXVI
Tabla 2. Trazas de Metales Emitidos a la Atmósfera por Fuentes Antropogénicas en el
Ámbito Mundial (toneladas por año)
Elemento
Producción de energía
Fundición, refinación
Manufactura
Desechos de incineración
Transporte Total
Cadmio 0,79 5,43 0,6 0,75 7,57
Cromo 12,7 17 0,84 30,5
Cobre 8,04 23,2 2,01 1,58 34,8
Plomo 12,7 46,5 15,7 2,37 248 330
Manganes
o 12,1 2,55 14,7 8,26 37,6
Mercurio 2,26 0,13 1,16 3,55
Talio 1,13 4,01 5,14
Estaño 3,27 1,06 0,81 5,14
Vanadio 84 0,06 0,74 1,15 86
Fuente: Nriagu J. (1990)
Como resultado de la naturaleza dinámica de la atmósfera, estos
metales pueden depositarse en áreas remotas de sus fuentes iniciales. La
velocidad de emisión de algunos metales ha aumentado sustancialmente
debido a la gran cantidad de procesos que ocurren a altas temperaturas y
con este aumento de emisiones se ha incrementado la concentración de los
metales en la atmósfera y en la deposición atmosférica.
No se dispone de mucha información acerca de las formas químicas y
transformaciones fisicoquímicas de los elementos traza. Generalmente se
asume que la mayoría de los elementos de origen antropico están presentes
en la atmósfera como óxido, especialmente cuando provienen de procesos
de combustión (González M1986).
XXXVII
2.2.9.- Generalidades del Plomo (Pb)
El Pb es uno de los elementos traza más volátiles y tóxicos, que puede
ser transportado largas distancias (Fernández, 1989). En el ser humano, el
Pb se incorpora a través de los sistemas respiratorio y digestivo,
distribuyéndose en la sangre, los tejidos blandos y los huesos en
porcentajes de cuatro, dos y noventa y cuatro por ciento, respectivamente
(Boeckx, 1986).
Las concentraciones plúmbeas umbrales en sangre completa, para
adultos y niños, han sido establecidas en trescientos cincuenta (350) y
doscientos cincuenta (250) µg Pb/L, respectivamente, por los organismos
internacionales de salud. Recientemente, el valor sanguino umbral para los
niños fue objeto de revisión en los Estados Unidos, disminuyéndose a cien
(100) µg Pb/lts.
Esto debido a que la teratognicidad del plomo ha sido comprobada, tanto
a nivel experimental como clínico (Baranowska, 1995). Las concentraciones
sanguíneas de plomo mayores de seiscientos (600) µg Pb/lts, pueden
desencadenar estados patológicos severos e incluso provocar la muerte
(Boeckx., 1986)
Tabla 3 .Valores Promedios de Anuales Plomo en Algunas Ciudades de Venezuela y el Mundo
Ciudad Concentración Plomo (µg/m 3)
Granite city (Illinois) 0,39
Kuwait 0,29
Varanasi 0,30
Tokio 0,1
México 4,14
Maracaibo 0,24
Fuente: ICLAM. 1997
XXXVIII
Como resultado de la naturaleza dinámica de la atmósfera, estos
metales pueden depositarse en áreas remotas de sus fuentes iniciales. La
velocidad de emisión de algunos metales ha aumentado sustancialmente
debido a la gran cantidad de procesos que ocurren a altas temperaturas y
con este aumento de emisiones se ha incrementado la concentración de los
metales en la atmósfera y en la deposición atmosférica.
No se dispone de mucha información acerca de las formas químicas y
transformaciones fisicoquímicas de los elementos traza.
Generalmente se asume que la mayoría de los elementos de origen
antrópico están presentes en la atmósfera como óxido, especialmente
cuando provienen de procesos de combustión (González M1986).
2.2.10. Motor de combustión interna.
Estos motores trabajan en cuatro tiempos que son la admisión, la
compresión, la explosión y el escape.
En el primer tiempo o admisión, el cigüeñal arrastra hacia abajo el émbolo,
aspirando en el cilindro la mezcla carburante que está formada por gasolina y
aire procedente del carburador.
En el segundo tiempo se efectúa la compresión. El cigüeñal hace subir el
émbolo, el cual comprime fuertemente la mezcla carburante en la cámara de
combustión.
En el tercer tiempo, se efectúa la explosión cuando la chispa que salta
entre los electrodos de la bujía inflama la mezcla, produciéndose una violenta
dilatación de los gases de combustión que se expanden y empujan el
XXXIX
émbolo, el cual produce trabajo mecánico al mover el cigüeñal, que a su vez
mueve las llantas del automóvil y lo hace avanzar.
Por último, en el cuarto tiempo, los gases de combustión se escapan
cuando el émbolo vuelve a subir y los expulsa hacia el exterior, saliendo por
el escape del automóvil.
Naturalmente que la apertura de las válvulas de admisión y de escape, así
como la producción de la chispa en la cámara de combustión, se obtienen
mediante mecanismos sincronizados en el cigüeñal.
De acuerdo a la descripción anterior, comprendemos que si la explosión
dentro del cilindro no es suave y genera un tirón irregular, la fuerza explosiva
golpea al émbolo demasiado rápido, cuando aún está bajando en el cilindro.
Este efecto de fuerzas intempestivas sacude fuertemente la máquina y
puede llegar a destruirla. Cuando esto sucede se dice que el motor está
"detonando" o "cascabeleando", efecto que se hace más notorio al subir
alguna pendiente.
Indudablemente que este fenómeno también se observa cuando el
automóvil está mal carburado, o sea que no tiene bien regulada la cantidad
de aire que se mezcla con la gasolina.
Sin embargo, cuando éste no es el caso, el cascabeleo se deberá al tipo
de gasolina que se está usando, la cual a su vez depende de los compuestos
y los aditivos que la constituyen, o sea de su octanaje.
XL
2.2.9.1.- Gasolina
Es un derivado del petróleo, constituidos por la suma de varios hidrocarburos
cuyos componentes básicos son: hidrógeno y carbono. Es el segundo
componente de la destilación del petróleo, por debajo de los GLP y por
encima del queroseno, su número de octano tras la destilación es
aproximadamente 76.
2.2.9.2- Utilidad de la Gasolina
En los motores de combustión de los automóviles actuales, se queman
hidrocarburos (gasolina) para obtener la energía propulsora. Como
consecuencia de esto, a través de los tubos de escape de los vehículos, se
expulsan a la atmósfera substancias que contribuyen a su contaminación.
Entre otras hay:
• Hidrocarburos sin quemar
• Monóxido de carbono
• Óxidos de Nitrógeno
• Aditivos del combustible
Típicamente, la gasolina contiene más de 150 productos químicos,
incluyendo pequeñas cantidades de benceno, tolueno, xileno, y algunas
veces plomo. La manera como se manufactura la gasolina determina que
sustancias químicas y en que proporción constituyen la mezcla en la
gasolina. La composición efectiva varía con la fuente de petróleo crudo, el
fabricante y la época del año.
XLI
Para reducir las cantidades emitidas, desde hace unos años los
automóviles incorporan un dispositivo denominado conversor catalítico o
"catalizador".
Los gases procedentes del motor atraviesan el conversor catalítico
antes de ser expulsados a la atmósfera. En el interior del mismo hay una
sustancia denominada catalizador (con frecuencia platino, rodio u óxidos de
metales de transición) que facilita la transformación de las substancias
contaminantes en otras que no lo son tanto.
Figura 2. Ecuación química del proceso de gases por conversor catalítico Fuente: www.atsdr.cdc.gov/es/
Los conversores catalíticos son muy efectivos lográndose unas
reducciones del orden del 85% en la emisión de gases contaminantes.
Además del precio (los metales de los que se hacen son caros), otro
inconveniente de los conversores catalíticos es que son incompatibles con
los aditivos antidetonantes que contengan plomo. Aditivos de los
combustibles como el tetrametil plomo (Pb(CH3)4), usado como agente
antidetonante, "envenenan" el catalizador inutilizándolo. Este hecho es el
responsable de que simultáneamente a la aparición de los conversores
catalíticos haya sido necesario desarrollar combustibles sin plomo. Estos
combustibles incorporan otros aditivos antidetonantes que, como el metilt-
butil eter (MTBE), no contienen plomo.
XLII
Figura 3. Formula Semidesarrollada del metil t-butil éter (MTBE)
2.2.9.3.- Octanaje de la Gasolina
Es un número de referencia que indica a la presión y temperatura que puede
ser comprimido un combustible carburado, es decir, íntimamente mezclado
con aire, sin auto encenderse. Para incrementar el número de octano,
principalmente se ha utilizado un componente químico denominado tetraetilo
de plomo. A partir de 1.955, los fabricantes de gasolina normalizaron la
fabricación de estas con unos números de octano predeterminados, teniendo
más o menos estos octanajes y esta denominación: 87 Normal, 96 Súper y
98 Extra.
Así, por ejemplo, si cierta gasolina tiene características detonantes parecidas
a las de una mezcla en 90% de isooctano y 10% de heptano normal,
entonces se le asigna un índice de octano de 90.
Isooctano Heptano Figura. 4 Formula Semidesarrollada del Isooctano y el Heptano
XLIII
2.2.9.4.- Tipos de Gasolina
- Gasolina Sin Plomo (GSP):
La GSP es aquella gasolina que ha sido formulada sin la adición
voluntaria de compuestos de plomo, generalmente destinada a ser
utilizada en vehículos dotados de equipos electrónicos de control de la
mezcla aire/combustible y convertidores catalíticos para controlar con
ellos, las emisiones de escape.
De acuerdo a la norma venezolana Covenin Nº 764-2002 la GSP es
aquella preparada sin la adición intencional de plomo, y en todo caso,
cuyo contenido fuese inferior a 0,013 grPb/lt, como consecuencias del
contacto con sistemas previamente contaminados.
En Venezuela la gasolina sin plomo fue incorporada en el mercado
nacional, esta presenta MTBE como antidetonante, fue introducida
paulatinamente a partir del año 2000 y termina finalmente su eliminación
total en el año 2005. (Ibáñez, Bernal, Nava, Franco 2006)
� MTBE
Es compuesto a base de éteres cuyos subproductos del proceso de
combustión siguen siendo tóxicos. "Estos no son consumidos en su totalidad
durante el proceso de combustión, pero su exceso es eficazmente removido
por el convertidor catalítico y por la recirculación de gases de escape al
motor en los vehículos diseñados y equipados para utilizar este tipo de
combustible".
XLIV
En el caso de Venezuela, y dadas las características del parque automotor
nacional, PDVSA señala que "la gasolina sin plomo puede contener MTBE
en concentraciones de hasta 2% de volumen, lo cual es bastante bajo al
compararse con niveles de hasta 15% de volumen de algunas gasolinas que
se consumen en Estados Unidos y Europa".
El metil-ter-butil-eter, o MTBE (C5H12O), es un producto químico que se
utiliza para aumentar el octanaje, mejorar la combustión, y reducir las
emisiones de monóxido de carbono en aproximadamente un 10%. El MTBE
también contribuye a reducir las emisiones de compuestos orgánicos
reactivos, y la proporción de contaminantes aromáticos, sulfuro, olefina y
benceno, en la fabricación de gasolina.
� Efectos del MTBE:
La controversia sobre el uso de MTBE lleva mas de 15 años en los
Estados Unidos. En Alaska se suspendió su uso debido a sus relaciones con
problemas de salud en los trabajadores de las refinerías de petróleo, y por la
contaminación de agua para el consumo humano. Como aditivo oxigenante
se utiliza ahora el etanol.
La ciudad de Missoula, Montana, ha optado por prohibir la venta y uso
de MTBE. Otros estados, como Washington, Oregon, Colorado, Nevada,
Arizona y Nuevo Méjico, utilizan principalmente etanol como aditivo
oxigenante en la gasolina, sin haber llegado a expresamente prohibir el uso
de MTBE.
El 80% del agua potable de la ciudad de Santa Mónica ha sido
contaminada con MTBE, con concentraciones de hasta 600 partes por billón
(ppb).
XLV
Las compañías involucradas, Shell y Chevron, han llegado a un acuerdo con
la ciudad para pagar por el suministro de agua de fuentes alternas, recuperar
las fuentes afectadas, y cubrir los costos de las investigaciones realizadas.
Una evaluación sobre la calidad del agua realizada en 1994 por el US
Geological Survey determinó la presencia de MTBE en 27% de los pozos y
fuentes de agua urbanos a nivel nacional (Preliminary Assessment of the
Occurrence and Possible Sources of MTBE in Groundwater in the United
States, 1993-1994).
El Collegium Ramazzini es una organización independiente dedicada al
estudio de la salud ocupacional, formada por médicos y científicos de 30
países, incluyendo a EUA, Alemania, Japón, Suecia, Finlandia, Canadá,
Bélgica y China.
"Una significativa falla regulatoria es que no se determinaron
adecuadamente los efectos tóxicos agudos o crónicos del MTBE antes de
permitirse su uso en la gasolina".
"Muchos consumidores y trabajadores, cuando se exponen a gasolina
que contiene MTBE, padecen de dolores de cabeza, vómito, diarrea, fiebre,
tos, dolores musculares, adormecimiento, desorientación, mareos, e
irritaciones en la piel y los ojos"
"Se conoce que el MTBE causa depresiones en el sistema nervioso
central, dificultades respiratorias, ataxia, inflamación crónica de la mucosa
nasal, irritación en los ojos y erupciones en la piel"
Según Mehlman, las emisiones de gasolina tratada con MTBE
contienen formaldehido, un conocido cancerígeno relacionado con la
leucemia. (CE, April 1999, McGraw-Hill, Inc. Volume: 102 Issue: 4 Page:
49:NEWSFRONT: NEWS BRIEFS). Mehlman argumenta: "El MTBE causa
XLVI
cáncer en muchos órganos y tejidos de dos especies de animales
experimentales. Estos cánceres son similares a aquellos causados por
exposición a dosis comparables de bencina, cloruro de vinilo, y 1,3-
butadieno, todos cancerígenos reconocidos"
Mehlman ha solicitado que se prohíba el uso de MTBE en la gasolina, y que
la concentración máxima permitida de MTBE en el agua para el consumo
humano sea reducida a 5 partes por billón (ppb), igual que para el benceno
(Carta a Carol Browner, Dec. 10, 1996).
La Oficina para Política en Ciencia y Tecnología de los Estados Unidos
(United States Office of Science and Technology Policy), ha concluido:
"Estudios experimentales indican que el MTBE produce cáncer en las ratas.
El ter-butil-alcohol y el formaldehido, los principales componentes de la
transformación biológica del MTBE, son también cancerígenos en animales".
"Aunque no existen estudios concluyentes sobre el potencial cancerígeno del
MTBE en humanos, los resultados con animales aportan suficiente evidencia
para concluir que el MTBE es un probable cancerígeno en humanos"
("Interagency Assessment of Potential Health Risks Associated with
Oxygenated Gasoline", 1996 OSTP Draft Report).
El potencial de contaminación de fuentes de agua por parte del MTBE
representa un costo que no es compensado por los beneficios que se
persiguen con su uso. El informe de la Universidad de California establece:
"no se presentan beneficios significativos adicionales en la calidad del aire
como consecuencia del uso de oxigenantes como el MTBE en gasolina
reformulada, en relación con otras formulaciones sin oxigenantes". Mientras
que añade. "Hay riesgos significativos y costos asociados con la
contaminación de agua debido al uso de MTBE".
XLVII
La Agencia para la Protección Ambiental de los Estados Unidos (US
Environmental Protection Agency, EPA) clasifica al MTBE como cancerígeno
en animales y potencialmente cancerígeno en humanos.
En Marzo del 2000 la EPA presenta nuevas y alarmantes evidencias
para justificar acción inmediata del Congreso norteamericano para eliminar el
uso de MTBE de la gasolina reformulada que se comercializa en los Estados
Unidos, con el propósito de proteger las fuentes de agua. La propuesta
incluye la sustitución de MTBE por etanol como oxigenante, para aumentar el
octanaje, mejorar la combustión, y reducir las emisiones de monóxido de
carbono y otros contaminantes.
- Gasolina con Plomo (GCP)
El plomo (tetraetilo de plomo) se usa en las gasolinas como antidetonante,
como no interviene en la combustión es expulsado con los gases de escape.
Es venenoso para el cuerpo humano ya que ataca al sistema nervioso. En un
motor de explosión con gasolina, la mezcla de aire y combustible es
introducida por aspiración, presionada y encendida por una carga eléctrica de
alto voltaje. Para evitar que esta mezcla explote en la etapa de compresión
del cilindro, es necesario añadir una sustancia antidetonante. La más
utilizada tradicionalmente ha sido el tetraetilo de plomo. El problema es que
en la combustión se producen plomo y óxidos de plomo que son emitidos a la
atmósfera por el tubo de escape y tienen un efecto contaminante, con
posibles repercusiones sobre la salud.
Desde los años 20, se ha utilizado el plomo como aditivo para aumentar la
calidad de combustión (antidetonante) de la gasolina, medida por su índice
de octano, ya que el plomo ha sido la forma menos costosa, desde el punto
XLVIII
de vista económico y energético para obtener calidad octanal en una
refinería.
En la actualidad, los autos requieren el uso de gasolinas con altos índices
de octano por dos razones básicas: la primera es que si el índice de octano
de la gasolina no es el adecuado para el índice de compresión del motor,
ocurrirá lo que se conoce como golpeteo del motor debido al autoencendido
de la gasolina, lo cual ocasiona pérdidas en el rendimiento y puede dañar el
motor de forma catastrófica y la segunda es que mientras más elevado sea el
octanaje, mayores serán los índices de compresión permitidos en los
motores, con lo cual, aumentan el rendimiento y la economía de combustible
de los mismos.
� Efectos del plomo
Como sabemos los metales "pesados" (plomo, manganeso, mercurio,
cadmio, etc.) resultan perniciosos tanto para el medio ambiente como para la
salud humana, tienen la mala costumbre de fijarse en los tejidos llegando a
desencadenar procesos mutagénicos en las células. Desde el punto de vista
de la salud, la presencia de plomo en el aire que respiramos tiene diferentes
efectos en función de la concentración presente y del tiempo a que se esté
expuesto.
Algunos de sus principales efectos clínicos, detectados por el
envenenamiento agudo con plomo, son interferencia en la síntesis de la
hemoglobina, anemia, problemas en el riñón, bazo e hígado, así como
afectación del sistema nervioso, los cuales se pueden manifestar cuando se
detectan concentraciones por encima de 60 mg de Pb por cada 100 mililitros
de sangre.
XLIX
En los 70, ante los graves problemas de deterioro ambiental del planeta y
su impacto sobre los seres humanos que lo habitan, los gobiernos de los
países iniciaron una serie de acciones para detener y prevenir esta
problemática ambiental.
La contaminación ambiental por plomo y sus efectos adversos potenciales
ha sido observada en México desde 1682. La cantidad de plomo liberada al
ambiente tiene un vínculo muy estrecho con la producción en los últimos
5,000 años. Alrededor de la mitad del plomo producido es liberada como
contaminante. La producción anual mundial estimada es de cerca de 3.4
millones de toneladas métricas, de las cuales se liberan al ambiente cerca de
1.6 millones. El plomo es indestructible y no puede ser transformado en una
forma inocua. La dispersión del metal no conoce límites geográficos y
contamina áreas lejanas al sitio de emisión original.
En el organismo humano una alta concentración de plomo en el cuerpo de
los adultos afecta el cerebro, procesos bioquímicos y los principales sistemas
sensitivos son el sistema hemopoyético, el sistema reproductor (esterilidad,
abortos, espermatogénesis), el sistema renal, el sistema cardiovascular
(mayor presión sanguínea, hipertensión, embolias e infartos al miocardio), el
neurológico y, una mayor acumulación del plomo en los huesos. El plomo
afecta la producción de hemoglobina en diversas etapas, presentándose
casos de anemia, si su nivel supera los 80 ug/dl en la sangre. En el sistema
renal se pueden presentar daños en el funcionamiento de los riñones,
generándose una reducción gradual de la excreción de ácido úrico.
El riesgo de la exposición al plomo varía dependiendo de donde uno viva.
Por lo general, la exposición del ser humano al plomo procede de las fuentes
siguientes: el uso de la gasolina con plomo; el uso de pinturas con plomo
como base; las tuberías y cañerías de plomo; las industrias en cuyos
L
procesos interviene el plomo, como la minería, las fundiciones y la
combustión del carbón. Otras fuentes adicionales incluyen las soldaduras en
los botes y latas de alimentos en conservas, barnices de cerámica, baterías y
cosméticos. Una fuente importante en que es posible exponerse y
contaminarse con plomo son los alimentos, principalmente en frutas y
verduras mal lavadas y, vísceras de animales de consumo.
El plomo puede ingresar al cuerpo humano por vía respiratoria en
áreas en donde el aire se encuentra contaminado, por vía oral al ingerir
alimentos, tierra y hasta pintura contaminada y por chupar o morder lápices
de colores y juguetes y, por vía cutánea. Del 30 al 40% del plomo inhalado
por los pulmones se deposita a través de la sangre en diversos órganos.
La mayor parte la absorbe el sistema óseo. Se cree que el plomo es
absorbido más fácilmente por el estómago cuando éste se encuentra vacío y
cuando la dieta carece de elementos esenciales, tales como hierro, calcio y
zinc. Evidencias de los estudios toxicológicos, epidemiológicos, bioquímicos
y fisiológicos, demuestran que el plomo tiene efectos adversos a la salud
humana, en especial en los trabajadores expuestos a diversas
concentraciones de plomo en el ambiente de trabajo.
� Efectos Ambientales del Plomo
El Plomo ocurre de forma natural en el ambiente, pero las mayores
concentraciones que son encontradas en el ambiente son el resultado de las
actividades humanas. Debido a la aplicación del plomo en gasolinas un ciclo
no natural del Plomo tiene lugar. En los motores de los coches el Plomo es
quemado, eso genera sales de Plomo (cloruros, bromuros, óxidos).
LI
Estas sales de Plomo entran en el ambiente a través de los tubos de
escape de los vehículos. Las partículas grandes precipitarán en el suelo o la
superficie de aguas, las pequeñas partículas viajarán largas distancias a
través del aire y permanecerán en la atmósfera. Parte de este Plomo caerá
de nuevo sobre la tierra cuando llueva. Este ciclo del Plomo causado por la
producción humana está mucho más extendido que el ciclo natural del
plomo. Este ha causad contaminación por Plomo haciéndolo en un tema
mundial no sólo la gasolina con Plomo causa concentración de Plomo en el
ambiente. Otras actividades humanas, como la combustión del petróleo,
procesos industriales, combustión de residuos sólidos, también contribuyen.
El Plomo puede terminar en el agua y suelos a través de la corrosión de
las tuberías de Plomo en los sistemas de transportes y a través de la
corrosión de pinturas que contienen Plomo. No puede ser roto, pero puede
convertirse en otros compuestos.
El Plomo se acumula en los cuerpos de los organismos acuáticos y
organismos del suelo. Estos experimentarán efectos en su salud por
envenenamiento por Plomo. Los efectos sobre la salud de los crustáceos
puede tener lugar incluso cuando sólo hay pequeñas concentraciones de
Plomo presente. Las funciones en el fitoplancton pueden ser perturbados
cuando interfiere con el Plomo. El fitoplancton es una fuente importante de
producción de oxígeno en mares y muchos grandes animales marinos lo
comen. Este es el porqué nosotros ahora empezamos a preguntarnos si la
contaminación por Plomo puede influir en los balances globales. Las
funciones del suelo son perturbadas por la intervención del Plomo,
especialmente cerca de las autopistas y tierras de cultivos, donde
concentraciones extremas pueden estar presentes. Los organismos del suelo
también sufren envenenamiento por Plomo.
LII
2.3.- Fundamentación Legal
El marco legal sobre el cual se sustenta el presente estudio, esta
obviamente, supeditado a las leyes que imperan en el país actualmente, y así
se tiene que, el Articulo 127 de la Constitución Nacional de la República
Bolivariana de Venezuela (Normativa Legal Vigente), expresa: “Es un
derecho y un deber de cada generación proteger y mantener el ambiente en
beneficio de si misma y del mundo futuro. Toda persona tiene derecho
individual y colectivamente a disfrutar de una vida y de un ambiente seguro,
sano y ecológicamente equilibrado.
El Estado protegerá el ambiente, la diversidad biológica, genética, los
procesos ecológicos, los Parques Nacionales y Monumentos Naturales y
demás áreas de especial importancia ecológica. El genoma de los seres
vivos no podrá ser patentado, y la ley que se refiera a los principios bioéticos
regulara la materia. Es una obligación fundamental del Estado, con la activa
participación de la sociedad, garantizar que la población se desenvuelva en
un ambiente libre de contaminación, en donde el aire, el agua, los suelos, las
costas, el clima, la capa de ozono, las especies vivas, sean especialmente
protegidos, de conformidad con la ley. En este queda estipulada la inherencia
del Estado en todo lo que se refiere a protección, mejoramiento y defensa del
medio ambiente.
Al mismo tiempo las premisas sobre las cuales se basa la política
ambiental venezolana están contenidas en el articulo 1 de la Ley Orgánica
del Ambiente, el cual dice que dicha ley tiene por objeto “Establecer dentro
de la política de desarrollo integral de la Nación, los principios rectores para
la conservación, defensa y mejoramiento del medio ambiente en beneficio de
la calidad de vida”.
LIII
En otro orden de ideas se encuentra el Decreto de Norma Técnica N° 638
(1995) el cual dice en su articulo 1 que este decreto tiene por objeto
“Establecer las normas para el mejoramiento de la calidad del aire y la
prevención y control de la contaminación atmosférica producida por fuentes
fijas y móviles capaces de generar emisiones gaseosas y partículas”. Al
mismo tiempo en el decreto, en su artículo 3 se establecen los límites de
calidad del aire para los siguientes contaminantes de la atmósfera: (a)
Partículas totales suspendidas, (b) Monóxido de carbono, (c) Plomo en
partículas suspendidas.
2.4.- Definición de Términos Básicos
Las siguientes definiciones son extraídas de la Norma Sobre Calidad
del Aire y Control de la Contaminación Atmosférica, Decreto Nº 638.
Aditivo: Sustancia que se agrega a otras para darles cualidades de que
carecen o para mejorar las que poseen.
Aire Ambiental : Aquella porción de la atmósfera, externa a edificaciones y
de aire libre acceso al público.
Atmósfera : Es la envoltura gaseosa de la tierra constituida por el aire el cual
es una mezcla de gases y vapores que se extienden desde la biosfera (parte
baja de la troposfera donde se desarrolla la vida), litosfera hasta la exosfera.
Aerosoles Primarios : Los aerosoles emitidos a la atmósfera directamente
desde la superficie del planeta proceden principalmente, de los volcanes, la
superficie oceánica, los incendios forestales, polvo del suelo, origen biológico
(polen, hongos y bacterias) y actividades humanas.
LIV
Aerosoles Secundarios : Los aerosoles secundarios se forman en la
atmósfera por diversas reacciones químicas que afectan a gases, otros
aerosoles, humedad, etc. Suelen crecer rápidamente a partir de un núcleo
inicial.
Aliso: Vientos planetarios regulares o constante que soplan desde las
calmas subtropicales hacia el ecuador.
Altitud: Altura de un lugar de la tierra sobre el nivel medio del mar, que es
considerado cero. La altitud es uno de los principales factores modificadores
del clima.
Biogénesis: Producción y transformación de sustancias químicas por los
seres vivos.
Bujía: En los motores de combustión interna, pieza que hace saltar la
chispa eléctrica que ha de inflamar la mezcla gaseosa.
Carburador: Pieza de los automóviles que sirve para mezclar el aire
atmosférico con los gases o vapores de los carburantes para hacerlos
combustibles o detonantes.
Catalizador: Cuerpo capaz de producir la transformación química motivada
por sustancias que no se alteran en el curso de la reacción.
Clima: Conjunto de las condiciones atmosféricas que caracterizan a una
región
Climatología : Ciencia que estudia los climas. Conjunto de las condiciones
propias de un determinado clima.
LV
Contaminación Atmosférica: La presencia en la atmósfera de uno o más
contaminantes del aire.
Contaminantes Primarios : aquellos procedentes directamente de las
fuentes de emisión.
Condición Meteorológicas Desfavorable : Situación atmosférica que se
presentan en una región, que al incidir en la dispersión vertical y horizontal
de los contaminantes del aire, propician la ocurrencia de concentraciones
mas elevadas que las esperadas normalmente a nivel del suelo.
Contaminantes Secundarios : aquellos originados por interacción química
entre los contaminantes primarios y los componentes normales de la
atmósfera. (Normas sobre Calidad del Aire y Control de la Contaminación
Atmosférica, Decreto No. 638).
Humedad: Vapor de agua contenido en la atmósfera.
Inorgánicos : Incluyen los compuestos simples del carbono como son CO y
CO2, partículas metálicas, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, etc.
Embolo: Pieza que se mueve alternativamente en el interior de un cuerpo
de bomba o del cilindro de una máquina para enrarecer o comprimir un
fluido o recibir de él movimiento.
Emisión Visible: Emisión de contaminantes del aire, con tonalidad mayor o
igual a 1 µ opacidad equivalente de 20%, en escala Ringelmann.
Evaluación de Calidad : Procedimiento mediante el cual se captan muestras
de aire y se analizan, para determinar las concentraciones de contaminantes
LVI
del aire.
Frecuencia de Muestreo: Periodicidad con que se realiza la captación de
muestra durante el lapso de muestreo.
Gasolina: Mezcla de hidrocarburos procedentes de la destilación fraccionada
del petróleo y que se emplea como combustible en algunos vehículos
automóviles.
Lapso de Muestreo: Lapso en el cual se lleva a cabo las evaluaciones de
calidad de aire o caracterización de emisiones, para determinar las
concentraciones. Para estudios de calidad de aire este lapso dependerá de
las características y condiciones meteorológicas.
Latitud: Distancias medida en grados, minuto y segundo, entre cualquier
punto de la superficie terrestre y el ecuador. Puede ser longitud norte o sur,
según el punto esté situado en el hemisferio septentrional o meridiano.
Límites de Calidad del Aire: Concentración máxima de un contaminante en
el aire ambiental, aceptables para proteger la salud y el ambiente.
Metil Terbutil Eter: MTBE, aditivo utilizado en las gasolinas como
oxigenante y aumentador del octanaje
Orgánicos: Se pueden definir como aquellos que contienen carbón e
hidrógeno, pudiendo contener además otros elementos.
Partículas Suspendidas: partículas con diámetro menor a 60 micras.
LVII
CAPITULO III
MARCO METODOLOGICO
LVIII
CAPITULO III
MARCO METODOLOGICO
3.1.- Tipo de Investigación
Según Mario Tamayo y Tamayo (2005). La investigación histórica o
documental trata de la experiencia pasada; se aplica no solo a la historia sino
también a las ciencias de la naturaleza, al derecho, la medicina y otras
ciencias.
Busca reconstruir el estado de manera objetiva, con base en evidencias
documentales confiables. La investigación histórica se presenta como una
búsqueda critica de la verdad que sustenta los acontecimientos del pasado.
De acuerdo con Rodríguez, Fuenmayor y Pereira la investigación
documental es la que tiene como propósito la revisión de fuentes
documentales recolectando, evaluando, verificando y sintetizando evidencia
de lo que se investiga; con el fin de de establecer conclusiones relacionadas
con los objetivos de investigación.
La siguiente investigación es de tipo documental ya que apoya en
evidencias proporcionadas por el ICLAM y otras fuentes, evaluando los
niveles de plomo en PTS durante los años 2000-2005 y analiza la influencia
de estos niveles sobre la salud de los habitantes con el propósito de describir
tendencia del plomo atmosférico asociado a la eliminación paulatina de la
GCP en Maracaibo.
3.2.- Diseño de la Investigación
LIX
Según Mario Tamayo y Tamayo (2005). El diseño de investigación es
bibliográfico cuando recurrimos a la utilización de datos secundarios, es
decir, aquellos que han sido obtenidos por otros y nos llegan elaborados y
procesados de acuerdo con los fines de quienes inicialmente los elaboran y
manejan.
Considerando la situación en estudio y bajo la modalidad de diseño
bibliográfico se considera la presente investigación de tipo no experimental
ya que se realizo sin manipular debidamente las variables Hernández (2000).
La investigación se encuentra basada en la modalidad bibliográfica por
que este diseño permite analizar la situación que existió en el área de
estudio, describiendo las causas y adquiriendo información sobre las
características especificas de la zona estudiada; donde la obtención y
análisis de datos a interpretar provienen de estudios realizados por el ICLAM.
3.2.1.- Previo a la Investigación.
� Se visito la sede principal del Instituto para la Conservación del Lago
de Maracaibo (ICLAM), con el propósito de conocer sobre algún tema
de estudio o de investigación de interés para dicho organismo,
surgiendo una respuesta afirmativa para desarrollar una investigación
tendiente a elaborar un análisis sobre la tendencia del plomo en PTS
en la atmósfera del municipio Maracaibo.
3.2.2.- Durante la Investigación.
� Se seleccionaron las PTS y su contenido de Pb como tema de la
investigación.
� Se describió la problemática de la investigación y sus características.
LX
� Se establecieron los objetivos de la investigación asimismo, la
metodología a seguir para el desarrollo de la investigación.
� Se dispone la población y muestra
� Se exponen las técnicas de recolección de información
� Se elaboraron los instrumentos de recolección de información
3.2.3.- Después de la Investigación
• Los datos obtenidos por la red y la información recabada de
diferentes fuentes, se analizó, elaborando una base de dato
con la información recabada. Para la interpretación de los
resultados se utilizó el paquete estadístico Statgraphics,
mediante el cual se obtuvo los promedios estacionales,
según la época y los límites de confianza (probabilidad). De
esta forma se obtuvieron los valores conducientes al
cumplimiento de los objetivos planteados en esta
investigación es decir, analizar la tendencia de los niveles
de plomo en PTS asociado a la eliminación paulatina de la
gasolina con plomo en la Ciudad Maracaibo, para finalizar
en las conclusiones y recomendaciones.
3.3.- Población y Muestra
Población
Según Mario Tamayo y Tamayo (2005). La población es la totalidad
del fenómeno a estudiar en donde las unidades de población poseen una
LXI
característica común, la cual se estudia y da origen a los datos de
investigación.
Debido a los aspectos que involucran esta investigación la población
fue definida por el dominio cuya localización geográfica corresponde a la
unidad aire, con área de influencia sobre el Municipio Maracaibo, del
Estado Zulia. De esta población se captaron muestras para determinar los
niveles de concentración de Partículas Totales Suspendidas (PTS).
Muestra
Según Mario Tamayo y Tamayo (2005). Descansa en el principio de que
las partes representan el todo y por tanto reflejan las características que
definen la población de la cual fue extraída, lo cual nos indica que es
representativa.
Básicamente categorizamos a las muestras en dos grandes ramas las
muestras no probabilística y las probabilísticas. En esta última todos los
elementos de la población tienen la misma posibilidad de ser escogidos. Esto
se obtiene definiendo las características de la población, el tamaño de la
muestra y a través de una selección y/o mecánica de las unidades de
análisis.
Por tal razón, en las muestras no probabilísticas, la relación de los
elementos no dependen de la probabilidad, sino por causas relacionadas con
las características del investigador o del que hace la muestra. Aquí el
procedimiento no es mecánico, ni sobre la base de formulas de probabilidad,
sino que depende del proceso de toma de decisiones de una persona o
grupo de personas, y desde luego, las muestras seleccionadas por
decisiones subjetivas tienen que estar sesgadas.
LXII
En efecto las muestras para esta investigación queda conformadas por las
cuatros (4) áreas de monitoreo de la red, a saber:
3.4.- Técnica de Recolección de Datos
La investigación no tiene significado sin las técnicas de recolección de
datos. Estas técnicas conducen a la verificación del problema planteado.
Cada tipo de investigación determinara las técnicas a utilizar y cada técnica
establece sus herramientas, instrumentos o medios que serán empleados.
(Bavaresco 2005).
Según Rodríguez, Fuenmayor y Pereira la técnica de análisis de
contenido es la que permite abordar características más importantes del
contenido de un mensaje para transformarlas en descripciones propias,
después de ser analizadas por el receptor.
Para este estudio se utilizo la técnica de análisis de contenido ya que se
manejo, analizo y describió datos aportados por el ICLAM, para lograr
obtener resultados propios.
La data utilizada en la evaluación del comportamiento de las partículas
suspendidas totales (PTS) y su contenido de plomo se obtuvo de las
evaluaciones realizadas por el Instituto para el Control y la Conservación de
la Cuenca del Lago de Maracaibo (ICLAM), las muestras fueron captadas
por un equipo muestreador de alto volumen y analizadas según lo
establecido en la norma COVENIN.
• ICLAM (Sector las Banderas)
• Raúl Leoni (La Rotaria)
• Paseo del Lago (el Milagro),
• INCE (Los Haticos),
LXIII
3.5.- Ubicación de los Sitios de Muestreos
De acuerdo con los criterios establecidos por el COVENIN y Decreto 638,
se procedió a realizar una inspección en cada uno de los sitios propuestos
según la zonificación en un plano de los municipio Maracaibo y San
Francisco, con la finalidad de instalar la Red de medición de Calidad de Aire
(Red- MECA) seleccionando cuatros estaciones de muestreo representativas
de las áreas industriales, residenciales y comerciales de la cuidad de
Maracaibo.
Además se consideraron otros aspectos: densidad demográfica,
desarrollo de zonificación predominante, variación climatológica y
estacionales (épocas de sequía y lluvia) y los tipos de y características de las
fuentes de emisión más importante del sector. La ubicación geográfica se
muestra en la Figura 1.
Figura 1. Ubicación Geográfica de las Estaciones de Monitoreo. Red-MECA Maracaibo-Edo. Zulia. Venezuela
Paseo del Lago
INCE los
ICLAM
Raúl Leoni
LXIV
Recolección de las muestras
Las muestras de partículas se recolectarón sobre filtros de fibras de
vidrio, a un flujo de aire de 1,1 m3/min por períodos de 24 horas; esto se
logró utilizando colectores partículas de alto volumen con registradores
de flujos (ver anexo A). La frecuencia del muestreo que se estableció en
la Red-MECA fue la siguiente: se realizaron monitoreos cada tres días,
durante algunos meses correspondientes a las épocas seca y lluviosa de
los años 2000 y 2005. Los filtros de fibra de vidrio se acondicionaron de
acuerdo con lo establecido para PTS en el anexo B de la norma Comité
Venezolano de Normas Industriales N° 2060-83 , 1983 (ver anexo B).
Determinación de plomo
Para efectuar el análisis de (Pb), se corta una tira o porción de 38 cm2
(1,9 cm x 20cm) del filtro con la muestra. La tira se coloca en un bearker
de teflón de 100 ml. Se le agregan 15 ml de solución de ácido nítrico
(HNO3) 3 M, de manera que cubra la muestra. El vaso de precipitado de
teflón se coloca sobre una plancha de calentamiento, tapado con un vidrio
de reloj, bajo una campana. La muestra se calienta a ebullición por 30
min, sin permitir que la misma se evapore a sequedad. La muestra se
deja enfriar a temperatura ambiente. Luego se lavan con agua destilada-
desionizada el vidrio de reloj y las paredes del envase; el extracto
resultante se decanta, colocando el decantado en otro beaker de teflón
de 100 ml. Se le agregan 40 ml de agua destilada-desionizada al vaso de
precipitado que contiene la muestra, tapándolo con el vidrio de reloj y se
deja en reposo por 30 min. Para una mejor extracción, luego de
transcurrir el tiempo establecido, se lava el vidrio de reloj y el envase y
por decantación se transvasa al mismo vaso de precipitado de teflón que
contiene la primera extracción. EL extracto resultante se filtra por succión
LXV
con un filtro de membrana de 0,45 µm de tamaño de poro. El filtrado se
trasvasa a un matraz de 100 ml y se completa con agua desionizada
hasta la marca de aforo. Se transfieren aproximadamente 1,5 ml de los
patrones y muestras (extracto) a las copas, las cuales se disponen en las
posiciones indicadas en el porta muestra automático conectado al
espectrofotómetro de absorción atómica (EAA) con atomización
electrotérmica (ver anexo C). Se seleccionan la lámpara y el flujo
adecuado con el metal (Beaty, 1979; COVENIN, 1987; Varian, 1988;
Varian, 1989; APHA, 1995).
LXVI
CAPITULO IV
ANALISIS Y PRESENTACION DE
LOS RESULTADOS
LXVII
CAPITULO IV
ANALISIS Y PRESENTACION DE LOS RESULTADOS
� Comparar los resultados obtenidos con las normas na cionales e
internacionales
Los resultados se presentaron en tablas y gráficos para facilitar su
comprensión.
En la Tabla 1, se muestran los diferentes parámetros meteorológicos que
incidieron sobre el clima de la zona metropolitana de Maracaibo durante el
lapso de muestreo (2000-2005). Durante el año 2005, el régimen anual de
lluvia presentó un desfase con respecto al patrón de comportamiento
establecido estadísticamente en los últimos 30 años, ocurriendo lluvia en
meses característicos de sequía y viceversa. El período de lluvia en ese año
se extendió en todo el territorio nacional.
La determinación de parámetros meteorológicos ha sido de gran
importancia en el análisis de la relación con la concentración de los
contaminantes atmosféricos. La velocidad media anual durante 2000-2005
del viento fue de 2.9 m/s, lo cual indica que los vientos fueron relativamente
débiles (períodos de calma), ocasionando bajos niveles de ventilación y
dispersión atmosférica de las partículas. La dirección prevaleciente del viento
fue N/NE, favoreciendo la influencia de las emisiones de contaminantes
provenientes de fuentes fijas y móviles existentes vientos arriba de las
estaciones de muestreo, sobre la ciudad de Maracaibo. La temperatura
promedio oscila entre 28 y 300C manteniéndose constante en los años de
LXVIII
muestreo y la humedad relativa fue igual a 75%. Cuando la humedad relativa
excede aproximadamente al 70%, muchos tipos de partículas presentan un
cambio de fase y se convierten en gotas de niebla, lo cual disminuye la
visibilidad. Estas condiciones climatológicas favorecen la presencia y
permanencia de niveles de concentración significativos de PTS en la ciudad
de Maracaibo.
Tabla 4. Factores Meteorológicos de la Zona Metropolitana de Maracaibo
Variables Año
Precipita-
ción (mm)
Dirección prevaleciente
del viento
Velocidad del viento
(m/s)
Tempera-tura
( 0C )
Humedad Relativa (%)
2000 318 NNE 3,3 28,2 77 2001 105 NE 2,0 29,0 75 2002 490 NE 3,1 29,3 71
2003 374 Información No Disponible
2004 368 N 3,3 28,2 74 2005 1674 N 3,0 28,3 76
Promedio NA NA 2,9 28,6 75
Fuente: Fuerza Aérea Venezolana (FAV),
MARCO NORMATIVO
Tabla 5. Valor de Metales en Partículas Totales Suspendidas
Contaminantes Venezuela
*
EPA
**
OMS
***
Bolivia
****
Plomo (Pb) 1,5 µg/m3 2,0 µg/m3
1,5 µg/m3 0,1 –0,5 µg/m3 1,5 ug/m3
Fuentes: * Normas Técnicas para el Control de la Contaminación Atmosférica, Gaceta Oficial de la
República de Venezuela, No.4.899, Decreto No. 638, Caracas, 1.995. ** La columna de la OMS: Informe del Instituto de Recursos Mundiales (World
Resources), Madrid, 1996. p. 226. ***http://www.cddhcu.gob.mx/leyinfo/ ****http://www.bolivia-industry.com/sia/marcoreg/Normas/Aire.html.
En la gráfica 1, se presentan el comportamiento estacional del plomo, en
el municipio Maracaibo registrada durante los años 2000-2005. Se observa
que los niveles de plomo se distribuyen en un rango de concentración
LXIX
relativamente amplio en todos los sitios a excepción de la estación Paseo del
Lago. Asimismo, los resultados obtenidos para cada una de las estaciones
de monitoreo muestra el descenso de este contaminante, registrándose la
mayor concentración de este metal en las estación INCE Los Haticos (0,50
µg/m3), dicho valor igual el límite establecido por la organización Mundial de
la Salud (OMS), lo cual es preocupante por las características tóxicas de ese
contaminante. Este comportamiento se le atribuye al alto parque automotor
que transita por esta zona; la estación está influenciada además, por el
Terminal de Pasajeros, el casco central de la ciudad de Maracaibo y por de
una estación de servicio ubicada en sus proximidades.
Los valores máximos registrados en todas las estaciones a acepción del
Paseo del Lago superaron en varias oportunidades el límite establecido por
la OMS. Sin embargo, es importante destacar que durante los seis años
estudiados, nunca se excedió el estándar anual (1,5 µg/m3) nacional para el
plomo.
En general se presume que la presencia de plomo en la atmósfera de la
ciudad de Maracaibo este asociado al parque automotor. Estudios realizados
han demostrado que el plomo emitido por los automóviles es asociado con
partículas respirables, de diámetros del orden de un micrómetro e incluso
menores, las que alcanzan con mayor facilidad la sección inferior del pulmón,
(los alvéolos), donde el plomo se encuentra disponible para el intercambio
dentro de la corriente sanguínea. Antecedentes teóricos y experimentales
revelan que al menos el 20 % del plomo inhalado puede ser absorbido
(Alonso, P., H. Castro, M. Davis, J. Goza, J. Hargous, L. Rivera, E. Tassara
1996).
LXX
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
µg/m
3 de
Pb
en P
TS
V. Lago Rotaria I. Haticos ICLAM
Noreste Noroeste Centro Sureste
Ubicacion/ Estaciones
2000 2001 2002 2003 2004 2005
Gráfica 1. Comportamiento Estacional del Plomo en PTS Durante los Años 2000-2005 Maracaibo. Estado Zulia
La grafica 2, presenta el comportamiento del plomo entre los años
estudiados. Las mayores concentraciones se registraron en los años 2001
(0,53 µg/m3) > 2000 (0,46 µg/m3)> 2003 (0,42 µg/m3) y 2002 (0,39 µg/m3),
mientras que el año 2005 presento la menor concentración (0,10 µg/m3) en
la serie de tiempo analizada. Se puede observar que en los años 2002 y
2003, las concentraciones son similares con tendencia a disminuir en los
años 2004 y 2005, este comportamiento puede ser atribuido a varios factores
tales como condiciones meteorológicas como el volumen de precipitación
ocurrida, dirección y velocidad del viento así como la incorporación total de
gasolina sin plomo al mercado nacional.
La experiencia de la eliminación del plomo en la gasolina ha sido una
medida efectiva desarrollada en diferentes países en las últimas dos
décadas. En México las reducciones en las concentraciones de plomo en las
LXXI
diferentes gasolinas, sin llegar a la eliminación total, han reflejado una
disminución considerable en los niveles de plomo en la atmósfera
(gráfica .3)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
µg/m
3 de
Pb
en P
TS
2000 2001 2002 2003 2004 2005
AÑOS
Gráfica 2. Tendencias Anual del Pb en PTS Durante los Años 2000-2005. Maracaibo. Estado Zulia
Gráfica 3. Tendencias Anual del Pb en PTS
México 1989-2004
LXXII
� Analizar la influencia de los niveles de plomo sobr e la salud de los
pobladores de esta zona.
El Plomo tiene alta toxicidad cuando es absorbido por el ser humano y la
misma es de alto riesgo cuando su contenido en la sangre supera cierta
proporción. Usualmente el Pb es absorbido en el cuerpo humano por
inhalación o por ingestión y son los niños menores de 7 años los que están
más propensos a intoxicarse y adquirir ciertas lesiones internas de tipo
irreversible. El plomo se acumula en la sangre, en los huesos y en células
suaves y afectas usualmente tanto al hígado, como a los riñones, el sistema
nervioso y su excesiva inhalación o ingesta produce efectos en el sistema
neurológico que se traduce en retardo mental. Aún en pequeñas dosis de
absorción de plomo, se puede ocasionar daño al sistema nervioso central a
los niños de pequeña edad y los fetos.
El ser humano es el más beneficiado en la reducción paulatina del plomo
en la atmósfera ya que conlleva a que el humano no esté propenso a
intoxicarse por la inhalación de Pb en la atmósfera y por ende presentar
síntomas característicos de este envenenamiento.
En general, las concentraciones de plomo en la atmósfera cuando superan
el limite (0,5 µg/m3) establecido por OMS podría afectar la salud del
humano. Según los resultados de Pb obtenidos en la ciudad de Maracaibo
durante los años de estudio, se observo que en algunas oportunidades fue
sobrepasado el estándar anual establecido; lo cual podrían haber afectado la
calidad de vida de los pobladores de estas zonas en determinado momento.
LXXIII
� Indagar sobre los beneficios obtenidos en la incorp oración total de la
gasolina sin plomo en el mercado Venezolano.
- Beneficios Medioambientales
Con la incorporación de las nuevas gasolinas se generaliza la
disponibilidad de combustible exento de tetraetilo de plomo, requerido por los
vehículos modernos equipados con catalizadores. Estos catalizadores logran
una disminución efectiva de las emisiones (hidrocarburos-HC, oxido de
nitrógeno-NOx y monóxido de carbono-CO) al ambiente y por ende una
mejora en la calidad del aire. La disminución del azufre asegura además la
reducción de la emisión de óxidos de azufre-SOx.
Uno de los principales beneficios obtenidos en el ambiente es la reducción
de los niveles de plomo atmosférico los cuales repercuten en la salud
humana. Este resultado se ha obtenido en muchos países que han
disminuido las concentraciones de plomo en las diferentes gasolinas o han
prohibido la utilización de gasolina con plomo entre los países que tomaron
estas medidas podemos mencionar a México, Estados Unidos, China, Brasil,
Chile entre otros.
Por otra parte el uso de las nuevas gasolinas en vehículos cuya tecnología
no sea tan avanzada, también resultará ventajoso para el usuario.
- Beneficios Económicos:
La conversión a gasolina sin plomo compromete de hecho algún costo. (El
Banco Mundial estima un promedio de $0.07 (dólares americanos) por galón
o $0.02 por litro.) En Venezuela como el proceso de eliminación de la GCP
LXXIV
para introducir GSP en el mercado nacional es reciente no se puede realizar
una la estimación de los costos, ya que la estimación de solo los costos de
conversión a corto plazo, es lo que los economistas denominan un “análisis
parcial.” Aborda un aspecto de los costos e ignora otros.
Los conductores de vehículos pueden obtener ahorros netos por la
eliminación de la gasolina con plomo. Por ejemplo, un estudio de la “EPA”
norteamericana demostró que los ahorros a los conductores, derivados de la
reducción de los costos en la mantención de los vehículos, más que justifican
los costos derivados de la implementación de la gasolina desplomificada. En
el mercado venezolano según el Instituto Venezolano de Investigaciones
Petroleras (INTEVEP) la GSP no afecta a los vehículos que actuales, cabe
destacar que la eliminación del plomo de la gasolina, tiene resultados
beneficiosos sobre componentes del motor y su sistema de combustión como
lo es la disminución de la formación de depósitos y la corrosión en las bujías,
prolongando su vida útil, aumenta la duración del aceite y el motor debido a
que el plomo, conjuntamente con otros compuestos, forman ácidos que
atacan a los aditivos de los lubricantes, disminuyendo su efectividad y
duración como también disminuye el riesgo de dañar los dispositivos de
control de las emisiones “convertidores catalíticos”.
En general, el cambio de gasolina con plomo a gasolina sin plomo es una
inversión tan inherentemente buena, que puede ser financiada
completamente por el estado o fuentes privadas.
LXXV
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y
RECOMENDACIONES
LXXVI
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1.- Conclusiones
� Las concentraciones de plomo en la atmósfera de la ciudad de
Maracaibo descendieron de manera progresiva desde 2000,
cuando se registraron niveles promedio de 0,46µg/m3 los cuales
bajaron a 0,1µg/m3 en 2006.
� Las condiciones climatológicas durante los primeros cinco años de
estudios favorecieron la presencia y permanencia de niveles de
concentración significativos de plomo en PTS en la ciudad de
Maracaibo.
� Las abundantes precipitaciones ocurridas en el 2005, evidencian la
efectividad para mejorar la contaminación por plomo atmosférico
� La presencia de plomo en la atmósfera de la ciudad de Maracaibo
esta asociado principalmente al parque automotor.
� Las concentraciones de plomo en la atmósfera según los
resultados de Pb obtenidos en la ciudad de Maracaibo podrían
LXXVII
haber afectado la calidad de vida de los pobladores de estas zonas
en determinado momento.
� El descenso de los niveles de plomo en la atmósfera de la ciudad
de maracaibo contribuye a una mejor calidad de vida para los
habitantes de esta ciudad.
� La incorporación de la gasolina sin plomo en el mercado
Venezolano es un logro contra la lucha de la contaminación
atmosférica.
� Con la disminución de la polución atmosférica se alcanza el
descenso de la repercusión en el ambiente
� La eliminación de la gasolina con plomo resulta económica tanto
para el dueño del vehículo como para las refinerías.
5.2.- Recomendaciones
• Realizar un inventario del parque automotor en el municipio
Maracaibo, identificando las características especificas de los
contaminantes y las cargas contaminantes capaces de generar, lo
cual proporcionará una visión global de la magnitud de la
contaminación del aire en las áreas objeto de estudio e indicará el
principio de una planificación efectiva e integral, para establecer
estrategias de prevención y control de la contaminación
atmosférica.
LXXVIII
• Promover políticas de renovación al parque automotor mayor de 5
años.
• Sustituir el Metil terbutil éter como aditivo oxigenante de la
gasolina por otro compuesto como lo es el metanol o el etanol.
• Elaborar un Plan Metodológico de Vigilancia Integral de la Calidad
del Aire en el área estudiada, con líneas de acción bien
coordinadas, las cuales incluyan además de los estudios locales de
calidad del aire y su influencia en la salud, mejoras del transporte
colectivo e individual a través de un planteamiento vial.
• Continuar con la evaluación de la calidad del aire en el municipio
Maracaibo del Estado Zulia, hasta tanto se obtenga la identificación
de las fuentes contaminantes a través de inventarios de emisiones
y/o caracterizaciones, cuyos resultados sustentará la formulación y
el desarrollo del Plan Metodológico de Vigilancia Integral de la
Calidad del Aire en el área estudiada.
LXXIX
ANEXOS
LXXX
Anexo B .- Acondicionamiento de filtros de fibra de vidrio
Anexo A .- colectores de partículas de alto volumen con registradores de flujos
LXXXI
Anexo C .- Espectrofotómetro de absorción atómica
LXXXII
BIBLIOGRAFÍA
LXXXIII
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