direcciÓn general del centro nacional de...

DIRECCIÓN GENERAL DEL CENTRO NACIONAL DE

INVESTIGACIÓN Y CAPACITACIÓN AMBIENTAL

Módulo I. BUENAS PRÁCTICAS DE MONITOREO.

IMPORTANCIA DE LA GENERACIÓN DE INFORMACIÓN DE

TÓXICOS EN LAS PARTÍCULAS SUSPENDIDAS

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ

SECRETARÍA DE ECOLOGÍA Y GESTIÓN AMBIENTAL, SLP

Salvador Blanco Jiménez

Subdirector de Investigación sobre Contaminantes Atmosféricos

[email protected]

San Luis Potosí, 22 de Octubre de 2009

http://www.semarnat.gob.mx/

mailto:[email protected]

INE—DGCENICA – Octubre 2009 2

Contenido

• Antecedentes

• Infraestructura

• Importancia de la caracterización de tóxicos en el ambiente



Antecedentes

• Misión del INE: generar, integrar y difundir conocimiento e

información a través de investigación científica aplicada y el

fortalecimiento de capacidades, para apoyar la formulación de

política ambiental y la toma de decisiones que promuevan el

desarrollo sustentable.

• DGCENICA: promover y realizar investigación experimental en los

campos de: contaminación atmosférica, residuos, sustancias tóxicas,

sitios contaminados y transgénicos; proponer especificaciones

técnicas, bases de diseño, protocolos de operación, manejo de datos

de los sistemas de monitoreo atmosférico; evaluar la operación y

aseguramiento de la calidad de los sistemas de monitoreo

atmosférico;



Líneas de trabajo

• Caracterización de contaminantes atmosféricos

– Compuestos orgánicos volátiles y partículas

suspendidas

– Olores y otros contaminantes no criterio

• Transporte e impacto de contaminantes atmosféricos

– Modelación de dispersión, trayectorias y balance de

masa

– Exposición personal



¿Quienes somos en la DIECA?

Biól. Salvador Blanco Jiménez

Subdirector de Investigación sobre

Contaminantes Atmosféricos.

Dra. Beatriz Cárdenas González

Directora de Investigación

Experimental en Contaminación

Atmosférica M en C. Henry Wöhrnschimmel

Subdirector de Análisis Integral de

Contaminación Atmosférica

Dr. Miguel Magaña Reyes

Depto. sobre Compuestos Orgánicos

Tóxicos y Precursores de Ozono

M. en C. Jepthé R. Cruz Aliphat

Depto. de Estudios sobre

Partículas Suspendidas

M. En I. Arturo Alberto Campos

Depto. de Determinación

Gravimétrica y Morfológica de

Partículas

Tec. J.J. Felipe Ángeles García


Exposición Personal y

Microambiental

M en C. Abraham Ortínez Álvarez


Transporte e Impacto de

Contaminantes Atmosféricos



Fuente: Narsto 2003

Compuestos

orgánicos

Compuestos

gaseosos y semivolátiles

Compuestos

Semivolátiles

Compuestos

volátiles

NO NO2

NH3

SO2

Partículas

orgánicas

Partículas

Orgánicas

secundarias

Nitratos orgánicos

NO3→N2O5→HNO3

Nitrato de

amonio

Sulfato de

Amonio

Sulfatos

inorgánicos

RO2

O3

OH

O3

O3

hv

Depositación

Depositación

O3

OH

O3, H2O2, O2

OH H2O



• Impacto global:

• Efecto Invernadero – CH4

• Persistentes – CFC

• Tóxicos – Hg

• Impacto Regional/ Local:

• Ozono

• Partículas Suspendidas

• Monóxido de Carbono

• Dióxido de Azufre

• Óxidos de Nitrógeno

• Salud

• Ecosistemas

• Visibilidad

• Deterioro de los materiales

• Calentamiento global

Fuente Molina & Molina. 2002. Air

Quality in the Mexico Megacity

Principales Contaminantes

Atmosféricos



Efectos

• Salud humana

Modos de exposición (exteriores/interiores):

1. Inhalación directa

2. Contaminación de agua o alimentos por

depositación

3. Vía dérmica

Efectos Asociados:

– Enfermedades Cardiacas

– Enfermedades Respiratorias

(cambios en las funciones respiratorias,

exacerbación de síntomas)

– Mortalidad

• Vegetación

Procesos de remoción de la atmósfera:

1. Deposición húmeda o seca

2. Sedimentación

3. Impactación

Efectos Asociados

• Crecimiento anormal de raíces

• Clorosis

• Defoliación

EPA. 1996. Air Quality Criteria For

Particulate Matter Treshow, 1985. Air Pollution and Plant Life



Efectos

Visibilidad

Grado de transparencia de la atmosfera-

-Rango de alcance visual-

1. Interferencia óptica con la visibilidad por

absorción o dispersión de la luz

2. Interfiere con el balance térmico del planeta

3. Varia con respecto a la composición y a la

cantidad en masa de las partículas

4. Las partículas de 0.3 a 1 m dispersan la

luz con mayor eficiencia

Materiales

Degradación de los materiales expuestos al aire

ambiente reacciones redox- aceleran la

degradación natural

1. Cambio en la composición química, ejemplo

cemento, concreto

2. Degradación de la pintura

3. Manchado de superficies

EPA. 1996. Air Quality Criteria For

Particulate Matter



Fuentes de emisión y procesos de formación en

la atmósfera

Fuentes Antropogénicas

- Móviles

- Puntuales

- Área

Fuentes Naturales

- Volcanes

- Océano

- Viento

- Incendios forestales

Carreteras

No Carreteras

Servicios

Agricultura, etc.

Fuente: Arya 1999. Air Pollution

Meteorology and Dispersion



COMPETENCIA DE LOS ÓRDENES DE GOBIERNO

FEDERACIÓN

Elaboración de normas y programas de prevención y control en zonas o

fuentes de competencia federal; apoyo a otros órdenes de gobierno.

ESTADOS

Prevención y control de la contaminación generada por todas las fuentes

salvo aquellas de competencia federal.

MUNICIPIOS

Aplicación de disposiciones para prevención y control de la contaminación

generada por establecimientos mercantiles y de servicios, así como de

fuentes móviles que no sean de competencia federal; monitoreo de la

calidad del aire.

Fuente: Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente.



Emisiones(Transporte, Industria, Comercio y Servicios, Erosión, etc.)

Calidad del Aire(Contaminantes Criterio y Tóxicos)

Efectos(a la Salud, los Ecosistemas, la Propiedad)

Exposición(Grupos vulnerables)

Fuerzas Motrices(Población, Desarrollo Económico, Patrones de Uso del Suelo,

Tecnología, Consumo y Calidad de Combustibles, Aplicación de Normatividad, Legislación, Educación, Patrones Culturales)

•Monitoreo de la Calidad del Aire•Campañas especiales de medición

•Inventario de Emisiones Detallado•Distribución geográfica de fuentes•Distribución temporal de emisiones

•Modelos de Dispersión y Fotoquímicos•Modelos de Receptor

•Epidemiología•Toxicología

•Distribución geográfica y movilidad de la población•Evaluación de Exposición

•Análisis de Riesgo



Programas de

Calidad del Aire

PROGRAMA PARA MEJORAR LA

CALIDADDEL

AIRE

Secretaríade SaludGOBIERNO DEL EST ADO

DE BAJA C ALIFORNIA

PROGRAMA PARA MEJORAR LA

CALIDADDEL

AIRE

Secretaríade SaludSecretaríade SaludGOBIERNO DEL EST ADO

DE BAJA C ALIFORNIA



ZMVM, 1998

ZMVT, 1996Mexicali, 1996

ZMG, 1995

82

0 10

2

0

35

10090

58

97

71

16

2

0

20

40

60

80

100

Partículas SO2 CO NOx HC

Industria Servicios Móviles Naturales

2

75

2 8 3

73

30

25

91

61

24

47

81

1

7 7

0

20

40

60

80

100

PM10 SO2 CO NOx HC


Fuente: Programa para Mejorar la Calidad del Aire en la ZMVM 2002-2010 Fuente: Programa para Mejorar la Calidad del Aire en la ZMG,1995

Fuente: Programa para Mejorar la Calidad del Aire en Mexicali,1996Fuente: Programa Aire Limpio en la ZMVT,1996

16

55

113

40

2

3

36

98

80

40

5

8

24

52

21

0

20

40

60

80

100

PM10 SO2 CO NOX HC

Industria Servicios Naturales Móviles

5

1

68

0

30

100

57

74

98

21

1

40

2

0

20

40

60

80

100

Partículas SO2 CO NOx HC


2

43



Percentil 98 de PM10

ZMVM

ZMM

ZMVT

ZMG

PUE

JUÁREZ

MEXICALI

TIJUANA

Norma 24 horas1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

μg/m

3



Promedio anual de PM10

ZMVM

ZMM

ZMVT

ZMG

PUE

JUÁREZ

MEXICALI

TIJUANA

Norma anual1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

μg/m

3



Infraestructura analítica para PM en

DGCENICA



Diagnóstico de PM2.5, COV y H2S en Salamanca

Desarrollo: 2005 Acuerdo con JICA sobre estudio de medición y

modelación

2006 Convenio de Colaboración con el Instituto de

Ecología del Estado de Guanajuato

2007 Convenio de Colaboración con la UAM

Iztapalapa

2007 Realización de 3 campañas intensivas

2008 Informe final y análisis de resultados



Diagnóstico de PM2.5, COV y H2S en Salamanca

5

10

15

%

%

%

N

NE

E

SE

S

SW

W

NW

0 - 22 - 44 - 66 - 88 - 10

( Intervals in m/s )– Definición del Proaire 2008-2012

– Se generaron fichas técnicas sobre

contaminantes criterio y no criterio en la Ciudad

de Salamanca para las reuniones convocadas

por Presidencia de la República en torno al caso

Apoyo a PROFEPA y asesores ante solicitudes

de legisladores

– Este estudio constituye uno de los diagnósticos

más completos en tiempo y espacio sobre

contaminantes no criterio, la información

generada servirá de línea base para evaluar la

implementación del Proaire

– Se generaron elementos para la revisión y

actualización de normas estatales sobre

emisiones de fuentes fijas y móviles (ladrilleras,

quema de residuos agrícolas y emisiones

vehiculares)



Diagnóstico de PM2.5, COV y H2S en Tula-Tepeji

Desarrollo: 2007 Acuerdo con JICA sobre estudio de medición y

modelación

2008 Convenio de Colaboración con la COPRISEH

y el Consejo de Ecología del Estado de Hgo.

2008 Convenio de Colaboración con la UAM

Iztapalapa

2008 Realización de 2 campañas intensivas

2009 Informe final y análisis de resultados



Diagnóstico de PM2.5, COV y H2S en Tula-Tepeji

– Se generaron elementos e

información para la elaboración del

Proaire

– Generación de fichas técnicas

para la Presidencia del INE y para

las reuniones convocadas por

Presidencia de la República en

torno al caso Tula

– Se generaron elementos para la

revisión y actualización de normas

estatales sobre emisiones de

fuentes fijas (explotación pétrea-

caleras, producción de cemento,

pavimentación de calles)


Aplicación de los resultados



TULA AJACUBA TEPETITLAN ATOTONILCO ATITALAQUIA TEPEJI MILAGRO CRUZ ROJA

Al 1.629 1.157 1.209 1.495 1.236 1.110 1.200 1.472

Si 1.962 1.504 1.489 1.690 1.630 1.377 2.400 2.299

P 0.289 0.146 0.247 0.325 0.206 0.309 0.053 0.652

S 2.766 1.544 2.430 2.908 1.874 2.929 7.152

Cl 0.092 0.061 0.096 0.284 0.094 0.138 0.085

K 0.182 0.133 0.155 0.584 0.208 0.177 0.300 0.177

Ca 0.534 0.505 0.551 1.782 0.917 0.737 0.600 0.225

Ti 0.054 0.047 0.031 <LDM <LDM 0.018 0.036 0.030

V 0.120 0.102 0.108 0.178 0.084 0.129 0.013 0.122

Cr 0.156 0.185 0.136 0.208 0.128 0.141 0.002 0.007

Mn 0.053 0.058 0.044 0.064 0.040 0.044 0.016 0.004

Fe 0.418 0.376 0.315 0.369 0.328 0.296 0.400 0.334

Co 0.021 0.025 0.019 0.030 0.014 0.020 0.001 <LDM

Ni 0.034 0.035 0.031 0.048 0.024 0.035 0.003 0.019

Cu 0.084 0.112 0.077 0.104 0.067 0.085 0.090 0.003

Zn 0.107 0.112 0.103 0.151 0.093 0.122 0.244 0.019

COMPARACIÓN DE CONTENIDO DE ELEMENTOS EN PM2.5



OC y EC en PM2.5

T0-Urbano T1-Suburbano Jasso-Tula PXT-TulaOC EC

0

2

4

6

8

10

12

14

µg/m

3

Proporción de carbono total en PM10

• 32-46 %, en sitios urbanos

• 35-37 %, en sitios industriales de Tula

• Menos del 23 % en sitios suburbano y rural, T1 y T2,

respectivamente.

Proporción de carbono total en PM2.5

• 55 % en sitio urbano

• 51-53 % en sitios industriales

• 30 % en sitio suburbano

La tasa de EC/OC demostró que hay mayor contribución de OC

en el área urbana. El EC tiene orígenes de combustión de

transporte de carga a diesel en la zona periurbana y los niveles

de la zona industrial de Tula fueron similares a los descritos

para Salamanca por la influencia de la combustión de las

actividades de la refinería y de la planta termoeléctrica.

En la ZMVM, hay un aporte estimado del 5 al 15 % de PM2.5

por quema de biomasa por la correlación de carbono con el

indicador potasio.Fuente:

X. Querol, J. Pey, M. C. Minguillón, N. Pérez, A. Alastuey, M. Viana, T. Moreno,

R. M. Bernabé, S. Blanco, B. Cárdenas, E. Vega, G. Sosa, S. Escalona, H.

Ruiz, and B. Artíñano (2008). PM speciation and sources in Mexico during the

MILAGRO-2006 Campaign. Atmos. Chem. Phys., 8, 111-128.

Contenido Carbono campaña MILAGRO



Utilización de monitores portátiles para determinar la exposición

personal a contaminantes en el interior del transporte público

Monóxido de

carbonoPartículasCompuestos orgánicos

volátiles

©CENICA©

©

¿Cómo se mide la exposición personal en transporte?

Exposición personal en transporte



Evaluación del Metrobús Insurgentes:

CO, PM2.5, PM10 y benceno antes/después de su implementación

2004 2005




Evaluación del Metrobús Insurgentes:

CO, PM2.5, PM10 y benceno antes/después de su implementación

Minibus Bus Metrobus

010

20

30

40

(2004) (2004) (2005)

75.3

Carbon Monoxide (ppm)


010

20

30

40

(2004) (2004) (2005)

68.8

Benzene (ppbv)


0100

200

300

400

500

(2004) (2004) (2005)

PM10PM2.5

Particulate matter (ug/m3)

Wöhrnschimmel, H., Zuk, M., Martínez-Villa, G., Cerón, J., Cárdenas, B., Rojas-Bracho, L, Fernández-Bremauntz, A. The

Impact of a Bus Rapid Transit System on Commuters’ Exposure to benzene, CO, PM2.5 and PM10 in Mexico City.

Atmospheric Environment (42) pp. 8194–8203.

- 45%- 69%

- 30%




Medidas para reducir la exposición personal en el transporte,

frecuentemente contribuyen a una reducción de gases efecto

invernadero, y viceversa

Co-beneficios

¡Una reducción comprobada en exposición personal es un

incentivo adicional para organismos internacionales para

invertir en proyectos de cambio climático en México!


Co-beneficios



• Dioxinas and Furanos: contaminantes del aire emitidos

durante procesos de combustión

• Contaminantes persistentes → transporte a gran escala

• Acumulación en tejido humano

• Impactos en salud (diabetes, cáncer, fertilidad masculina)

• Impactos en ecosystemas

Red Mexicana de Dioxinas

La importancia de dioxinas y furanos

Mexico ratifica en 2003 el Convenio de

Estocolmo sobre Contaminantes

Orgánicos Persistentes (COPs)



Diseño de la red basado en criterios:

1. No impacto de fuentes de emisión cercanas

2. Impacto en salud humana (inhalación & ingestión)

3. Impacto en ecosistemas

4. Representatividad regional (MM5 / HYSPLIT)

5. Infrastructura

6. Participación institutional


7 sitios de fondo, 2 sitios de

referencia urbana



'

'

'

'

'

0 4 82 Kilómetros

' Estaciones de APMARN

Curvas de nivel

Gral. Escobedo

García

0 - 880

881 - 2211

2212 - 3695

3696 - 5466

5467 - 9405

De los Municipios que no

cuentan con Monitoreo

Atmosférico Escobedo y

García tienen proyecciones

poblacionales significativas

Municipio

2007 2010 2020 2030

3,763,523 4,011,392 4,694,585 5,168,225

Apodaca 428,836 433,407 479,996 511,506

García 68,560 91,538 277,423 430,480

San Pedro Garza García 129,279 132,551 144,567 140,293

General Escobedo 340,954 377,584 475,149 544,235

Guadalupe 701,711 730,985 697,758 679,186

Juárez 174,779 215,303 358,576 450,422

Monterrey 1,120,868 1,134,223 1,261,466 1,350,153

San Nicolás de los Garza 491,513 540,583 530,041 517,848

Santa Catarina 307,022 355,218 472,611 544,102

Otros estudios en proceso: Evaluación de la

ampliación de la Red

de la Zona Metropolitana de Monterrey



Otros estudios en proceso: Evaluación de estufas

mejoradas de leña: determinación de factores de

emisión y contaminación en intramuros

INE; CMM, Gamatek, CIEco, GIRA, Ibero

Patzcuaro Mich, Oct 2008



Otros estudios en proceso: Evaluación del impacto de la

producción de ladrillo artesanal en la generación de

contaminantes tóxicos

Campaña de mediciones

en Noviembre en

Guanajuato Instituto de

Ecología de Guanajuato,

UAMI, Join Research

Center-Europa, Gamatek



Redes de Estados Unidos de América

• State and Local Air Monitoring System

SLAMS

• National Air Monitoring System

NAMS (subgrupo de SLAMS)

• Photochemical Air Monitoring System (PAMS)

ozono, óxidos de nitrógeno, carbonilos, COVs,

hidrocarburos aromáticos policíclicos

• IMPROVE PM

Composición orgánica e inorgánica

• Supersites

• Scientific purposes



Chemical species measured in Canada

• 1970 - Criteria pollutants

–CO, O3, TSP, SO2, NOX,, Pb

• 1984 - particulate characterization, (70+)

–48 elements, SO4, NO3, PM10, PM2.5,

• 1989 – volatile organic compounds (150+)

–benzene, chlorinated HCs, carbonyls

• 1989 - semi-volatile organics (50+)

– PAHS, PCDD/Fs, nitro-PAHs



Fuente: Estudios internacionales en Australia, Europa, América y Asia, 1970-2000

6

5

4

3

2

1

0

-1

-20 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

_

_

_

_

_

_

_

_

_

Cambio en mortalidad general no-accidentes (%)

por cada 10 µg/m3 de PM10



Contaminant

e

Concentraciones Ambientales

Europa (1)

DIRECTIV

A

EUROPEA

(2)

Norma Ambiental en

India

(3)

NOM-026-SSA1-

1993

(4)

Valor de

referencia

en Jamaica

(5)

Valores objetivo

en el Reino

Unido a

cumplirse en

2008 promedio

anual (6)

Otras Referencias

internacionales (7,8,9))

Remoto

Promedio

s de 24h

Urbano

Promedio

s de 24h

Industrial

Promedio

s de 24h

Valor

limite en

PM10

Promedio

s de 24h

Residencial,

rural & otras

áreas no

industriales

Área

s

indu

strial

es

Aire ambiente

(periodo de tres

meses)

Aire

ambiente

Promedios

de 24h

PM10

Aire Ambiente OMS EPAAustrali

a

µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3

µg/m3

µg/m3 µg/m3 µg/

m3

µg/

m3 µg/m3

As 0.0020.005-

0.05

0.008 –0.2

0.006 0.3

Cd0.0001-

0.001

0.001-

0.0500.001-0.1 0.005 2

Pb0.00002-

0.060.08-.4

0.05-

0.450

24 horas =

1.01.5

1.52

0.25

anual= 0.75 1 0.5 1.5 0.5

Cu 50

Zn 12

Fuentes:

Rabl A,. Spadaro J (1998) Health Risks of Air Pollution from Incinerators: a Perspective .Centre d'Energétique, Ecole des Mines 60 boul. St.-Michel, F-75272 Paris

La Directiva 2004/107/CE del Parlamento Europeo y del Consejo. Publicada en el Diario Oficial de la Unión Europea http://europa.eu.int/eur-lex/lex/LexUriServ/site/es/oj/2005/l_023/l_02320050126es00030016.pdf

http://www.cpcb.nic.in/Air/Airqualitystands.html. Central Pollution Control Board. Nueva delhi. Consultada el 02/10/07

NOM-026-SSA-1993

Davis C & Associates (2006). Ambient Air Quality Guideline Document. Natural Resources Conservation Authority.Kingston Jamaica

Air Quality Strategy for England, Scotland, Wales and Northern Ireland, published on 17th July 2007. http://www.defra.gov.uk/environment/airquality/strategy/index.htm

Organización Mundial de la Salud (OMS), 2002: Air Quality Guidelines for Europe, Second Edition. Copenhagen, 2002.

Air Quality Criteria for Lead Volume II of II October 2006 EPA/600/R-05/1

National Environment Protection Council Australia. http://www.ephc.gov.au


http://www.defra.gov.uk/environment/airquality/strategy/index.htm

http://www.defra.gov.uk/environment/airquality/strategy/index.htm


Chow & Watson, 1998. Guideline on

Speciated Particulate Monitoring

Caracterización química

importancia

• Identificar los principales constituyentes y asociar sus

concentraciones a posibles fuentes de emisión

• Evaluar medidas de control

• Identificar posibles errores en los inventarios o

proponer nuevas fuentes de emisión a evaluar

• Evaluar el impacto de los contaminantes locales así

como el transporte desde otras regiones

• Identificar los contaminantes a los que esta expuesta

la población y sus implicaciones en la salud.



¡Gracias por su gentil atención!,

Piensa globalmente, actúa localmente

Salvador Blanco Jiménez

Subdirector de Investigación sobre Contaminantes Atmosféricos

DGCENICA

[email protected]

http://www.ine.gob.mx

http://sinaica.ine.gob.mx

5613-3787, 5613-3662


mailto:[email protected]

http://www.ine.gob.mx/

http://sinaica.ine.gob.mx/

direcciÓn general del centro nacional de...

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