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Revista Latinoamericana el Ambiente y las Ciencias 6(14): 70-83 2015 70 1 Cuantificación de material particulado en el ambiente laboral del sector productivo de Cuenca-Ecuador. Quantification of the particulate matter in the work environment of the production sector in Cuenca-Ecuador 1 Nancy García Alvear, 2 Ana Astudillo Alemán, 3 Carlos Espinoza Pineda, 4 Verónica Vázquez Freire. Centro de Estudios Ambientales, Universidad de Cuenca. Campus Balzay. Av. Víctor Albornoz y Cerezos. Cuenca-Ecuador. Teléfono 593 7 4033260. Email: [email protected] RESUMEN. El material particulado (MP) es un importante contaminante del aire que puede causar serios efectos en la salud, en mayor o menor grado dependiendo de su tamaño y composición. En esta investigación se cuantificó durante cinco años el MP que se genera al interior de las industrias en la ciudad de Cuenca, se evaluaron tres parámetros: material particulado sedimentable (MPS), PM10 y PM2.5. Se seleccionaron 30 industrias para cada año, se analizó los niveles de generación para cada parámetro, y su evolución a través del tiempo. El objetivo fue establecer los niveles de generación de MP de diverso tamaño en el sector productivo, mediante una determinación cuantitativa de estos contaminantes en el ambiente laboral. Los resultados muestran que los niveles de generación de MP son en general elevados y sobrepasan las normativas nacionales e internacionales. En el caso del PM10 se ve una tendencia ascendente desde el año 2010, detectándose en el año 2014 niveles sumamente elevados, con un 40% de las muestras que exceden la normativa ecuatoriana. En el caso del MPS, entre el 60% y el 73.33% de las muestras evaluadas exceden la normativa, mientras que en el PM2.5 lo hacen entre 13.33% y el 30%. ABSTRACT. The particulate matter (MP) is an important air pollutant that can cause serious effects to people’s health to a greater or lesser degree, depending on its size and composition. This research quantified, during five years, the MP generated within the industries in the city of Cuenca. Three parameters were evaluated: sediment particulate Recibido: Octubre, 2015. Aprobado: Noviembre, 2015

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1 Cuantificación de material particulado en el ambiente laboral del sector productivo

de Cuenca-Ecuador.

Quantification of the particulate matter in the work environment of the production

sector in Cuenca-Ecuador

1Nancy García Alvear, 2Ana Astudillo Alemán, 3 Carlos Espinoza Pineda, 4Verónica Vázquez

Freire.

Centro de Estudios Ambientales, Universidad de Cuenca. Campus Balzay. Av. Víctor Albornoz y

Cerezos. Cuenca-Ecuador. Teléfono 593 7 4033260. Email: [email protected]

RESUMEN. El material particulado (MP) es un importante contaminante del aire que

puede causar serios efectos en la salud, en mayor o menor grado dependiendo de su tamaño

y composición. En esta investigación se cuantificó durante cinco años el MP que se genera

al interior de las industrias en la ciudad de Cuenca, se evaluaron tres parámetros: material

particulado sedimentable (MPS), PM10 y PM2.5. Se seleccionaron 30 industrias para cada

año, se analizó los niveles de generación para cada parámetro, y su evolución a través del

tiempo. El objetivo fue establecer los niveles de generación de MP de diverso tamaño en el

sector productivo, mediante una determinación cuantitativa de estos contaminantes en el

ambiente laboral.

Los resultados muestran que los niveles de generación de MP son en general elevados y

sobrepasan las normativas nacionales e internacionales. En el caso del PM10 se ve una

tendencia ascendente desde el año 2010, detectándose en el año 2014 niveles sumamente

elevados, con un 40% de las muestras que exceden la normativa ecuatoriana. En el caso del

MPS, entre el 60% y el 73.33% de las muestras evaluadas exceden la normativa, mientras

que en el PM2.5 lo hacen entre 13.33% y el 30%.

ABSTRACT. The particulate matter (MP) is an important air pollutant that can cause

serious effects to people’s health to a greater or lesser degree, depending on its size and

composition. This research quantified, during five years, the MP generated within the

industries in the city of Cuenca. Three parameters were evaluated: sediment particulate

Recibido: Octubre, 2015.

Aprobado: Noviembre, 2015

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matter (MPS), PM10 and PM2.5. Thirty industries were selected for each year. The levels

of generation for each parameter were analyzed, as well as, their evolution through time.

The objective of the study was to establish the generation levels of MP of different size in

the productive sector through a quantitative determination of these pollutants in the work

environment.

The results show that the MP generation levels are, in general, high and surpass the national

and international norms. In the specific case of the PM10, there is an increased tendency

since 2010, with extremely high levels in 2014, where 40% of the samples exceed the

Ecuadorian norm. In the case of the MPS, from 60% to 73.33% of the evaluated samples

exceed the norm while the PM2.5 exceeds in 13.33% and 30%.

Palabras clave: material particulado, contaminación del aire, industrias.

Key words: particulate matter, air pollution, industries

INTRODUCCION

La contaminación del aire representa en la actualidad, un importante riesgo medioambiental

y para la salud. Según las últimas estimaciones de la Organización Mundial de la Salud

(OMS) sobre la carga mundial de morbilidad, la contaminación del aire exterior e interior

provoca unos siete millones de defunciones prematuras. Así mismo, se establece que las

partículas del aire contaminado están estrechamente relacionadas con la creciente

incidencia del cáncer, especialmente de pulmón (OMS, 2015).

Las partículas suspendidas, en la atmósfera son muy heterogéneas, su tamaño varía más de

cuatro órdenes de magnitud, desde unos pocos nanómetros a decenas de micrómetros. Las

más grandes, llamadas la fracción gruesa se producen mecánicamente por la desintegración

de partículas sólidas de mayor tamaño. Estas pueden incluir el polvo arrastrado por el

viento de los procesos agrícolas, el suelo descubierto, caminos sin pavimentar, operaciones

de minería, y otras. Cerca de las costas, la evaporación de la espuma de mar puede producir

partículas grandes. Los granos de polen, esporas de moho y plantas, y partes de insectos,

están en rango de tamaño más grande.

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La fracción fina, se forma en general a partir de los gases. Se dan fenómenos de nucleación,

es decir, una vaporización a altas temperaturas o por reacciones químicas en la atmósfera

formando nuevas partículas (núcleos). Cuatro clases principales de fuentes con las

presiones de equilibrio lo suficientemente bajas para formar partículas modo núcleos

pueden originar partículas: los metales pesados (vaporizados durante la combustión),

carbono elemental (de moléculas cortas de carbono generadas por la combustión), carbono

orgánico y sulfatos y nitratos (WHO, 2003).

La dimensión de las partículas, está directamente relacionada con su potencial de causar

problemas de salud, por ello, la United States Environmental Protection Agency (EPA) se

preocupa especialmente por aquellas partículas que miden 10µ de diámetro o menos, que

pueden pasar por la nariz y garganta y llegar a los pulmones: una vez inhaladas, pueden

afectar el corazón y los pulmones (EPA, 2013)

La composición de las partículas depende de su origen, y su posterior dispersión; a medida

que se transportan en el aire, numerosas reacciones las van transformando. Por tanto, son

contaminantes muy complejos que para ser definidos en su composición y comportamiento,

requieren de una profunda investigación muy específica para la región de la que se trata.

Desde el año 2003, el Centro de Estudios Ambientales (CEA) de la Universidad de Cuenca,

investiga la calidad de aire urbano de esta ciudad; concluyendo, mediante diversos estudios

(García y Cooman, 2004; García y col., 2006; Moscoso y Pacheco, 2006) que el aire que

respiran los habitantes de la zona urbana tiene niveles altos de contaminación, y el MP una

alta injerencia en dicha contaminación (García y col., 2006). Por la caracterización

posterior del MP, se definió una presencia considerable de metales pesados (Jachero y

Moscoso, 2009). Estudios actuales (Astudillo, 2014; García y Abad, 2015) establecen, que

este MP tiene un efecto fitotóxico y genotóxico importante, demostrando que la salud de la

población y las especies vegetales está en riesgo importante.

Cuenca, es una ciudad situada a 2560 msnm, con un sector productivo importante, siendo la

mayoría pequeñas y medianas empresas que trabajan en rubros tales como alimentos,

fabricación de muebles, curtiembres, etc. El 22.1% de la población de la zona urbana

trabaja en el sector industrial (CEDIA, 2013). El origen de la contaminación se lo atribuye

básicamente a dos fuentes: el transporte y la industria, y aunque se han realizado algunos

estudios sobre la contaminación industrial (García y Jachero, 2014; García y Espinoza,

2015), aún no se tiene claro, cuál es el verdadero porcentaje de aporte del sector productivo

en este problema. En el presente estudio se evaluó los niveles de generación de MPS, así

como PM10 y PM2.5, en puntos ubicados al interior de diferentes empresas. Esta

evaluación se llevó a cabo durante cinco años (2010 a 2014), El objetivo fue establecer los

niveles de generación de MP de diverso tamaño en el sector productivo, mediante una

determinación cuantitativa de estos contaminantes en el ambiente laboral.

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MATERIALES Y METODOS

Determinación de MPS

La determinación fue realizada de acuerdo al método de medición de concentración de

contaminantes comunes en el aire, establecido en la Tabla 2 de la Norma Ecuatoriana de

Calidad de Aire Ambiente del Texto Unificado de Legislación Ambiental Secundaria

(TULSMA) Libro VI Anexo 4.

El tiempo de muestreo fue de 30 días continuos, colocándose 4 envases abiertos con una

medida de 9,2 cm de radio interno superior, con un área de captación del envase de 265,9

cm2, y una altura de 24,7 cm. Los envases para la recolección del MPS, se ubicaron a una

altura de 3 metros sobre el nivel del suelo. Terminado el período de monitoreo, los envases

se transportaron al laboratorio, protegidos de la luz y cubiertos para evitar la pérdida de

muestra.

Se realizó el cálculo de concentración de MPS por análisis gravimétrico, de acuerdo al

método de medición de concentraciones de contaminantes comunes del aire (TULSMA,

2002). Las partículas recolectadas se clasificaron en solubles e insolubles. Las partículas

insolubles se determinaron por diferencia de peso ganado por un filtro de 47 mm (filtros de

microfibras de cuarzo); las partículas solubles se determinaron mediante diferencia de peso

ganado en una cápsula de porcelana, en la cual se evaporó el líquido de lavado del envase.

La concentración total de partículas sedimentables es la suma de partículas solubles e

insolubles, normalizadas con respecto al área total de captación del envase. Los resultados

se expresan en miligramos por centímetro cuadrado por mes.

Determinación de PM10 y PM2.5

Las mediciones fueron realizadas con un Monitor de Aerosol Marca rp DUSTCAN SCOUT TM modelo 3020, ajustado con un Data Rate (intervalo de muestreo) de 10 segundos. Por

períodos de tiempo de 30 minutos para PM10 y 30 minutos para PM2.5

Sitios de muestreo.

El Cantón Cuenca está ubicado geográficamente entre las coordenadas 2°39’ a 3°00’ de

latitud sur y 78°54’ a 79°26’ de longitud oeste. La Figura 1 presenta el respectivo mapa de

ubicación geográfica.

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Figura 1.- Ubicación geográfica de la zona

El muestreo se realizó al interior de las empresas, ubicadas en el parque industrial, al

Noreste de la ciudad.

Los puntos de monitoreo fueron seleccionados a conveniencia, de acuerdo al nivel de

apertura que presentaron las empresas. El procesamiento de datos se hizo considerando 30

puntos de MPS, PM10 y PM2.5 para cada uno de los años evaluados.

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RESULTADOS Y DISCUSION

La Figura 2 ilustra los niveles de MPS durante los cinco años; referidos a 30 días de

monitoreo. El año 2011 es el que valores más elevados presenta, llegando a un máximo de

84.17mg.cm-2 mientras que el año 2013 se tienen dos puntos máximos con 58,04mg.cm-2 y

66,22mg.cm-2. Niveles sumamente elevados que se mantienen en el ambiente laboral de

algunas empresas que no cuentan con sistemas de extracción de aire. Estos datos, son

superiores a los encontrados en puntos de muestreo del parque industrial afuera de las

empresas (García y Abad, 2015), lo cual podría significar que los contaminantes

permanecen encerrados en el ambiente laboral, aunque no se puede afirmar esto de manera

categórica debido a una serie de factores que intervienen en el fenómeno de dispersión

En los años 2010, 2012 y 2014 se observa menores niveles de emisiones de MP,

moviéndose en rangos inferiores a 10 mg.cm-2.

Figura 2.- Concentraciones de material particulado sedimentable (MPS) en los 30 sitios de

monitoreo desde el año 2010 a 2014

0

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20

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

co

ncen

tració

n M

PS

(

mg

.cm

-2)

sitios de medición

MPS

2010 2011 2012 2013 2014

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La Figura 3 presenta los niveles de PM10 registrados durante los cinco años. En 2011,

salvo ciertos puntos, la casi totalidad de ellos se encuentran bajo los 50µg.m-3, mientras que

en los otros años se pueden apreciar valores muy elevados, en rangos que van entre

150µg.m-3a 400µg.m-3. Todos estos datos exceden la normativa ecuatoriana de

100µg.m-3 (referida a 24 horas de monitoreo) lo cual, resulta preocupante, ya que se trata

de ambientes laborales de las empresas, lo que estaría implicando un alto riesgo a la salud,

puesto que este tipo de material presenta altas concentraciones de metales pesados, y

aniones (Jachero y Moscoso, 2009; Astudillo, 2014), por otro lado se conoce que el

material particulado se caracteriza por tener una gran variabilidad cualitativa y cuantitativa

en sus componentes, pues, diferentes tipos de fuentes emiten diferentes elementos en

concentraciones que les son propias ( Préndez y col., 2007).

Figura 3.- Concentraciones de PM10 en los 30 sitios de monitoreo desde el año 2010 a

2014

0

50

100

150

200

250

300

350

400

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

co

ncen

tració

n d

e P

M10 (

µg

.m-3

),

sitios de medición

PM10

2010 2011 2012 2013 2014

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En países, como Chile, se establecen como valores de emergencia aquellos que superan los

330µg.m-3 (Villarroel y col., 2009). Mientras que en Colombia, se consideran valores

peligrosos para la calidad de aire cuando sobrepasan los 150µg.m-3 (Lobo, 2010)

La Figura 4 muestra las concentraciones de PM2.5, en los 30 puntos en los cinco años de

monitoreo. Los niveles más bajos se registran en el año 2011, lo cual es coincidente con lo

que se observa en el PM10, mientras que los más elevados corresponden al 2014.

En general los valores que se presentan son elevados, y coinciden con los encontrados en

ciudades de otros países latinoamericanos como Chile. (AGIES, 2010) en donde, gran parte

del país sufre de altas concentraciones de material particulado en general, pero los análisis

de PM2.5 reflejan que la totalidad de las áreas evaluadas, presentan concentraciones

anuales superiores a lo establecido por la OMS (10µg.m-3). Sucede lo mismo en Ecuador en

donde diferentes estudios (Romero y Vaca, 2012; Ministerio del Ambiente, 2010;

Chalacán, R., 2009; Sánchez, M., 2013) reflejan niveles elevados de estos contaminantes.

Hay que considerar que el PM2.5 penetra profundamente en el organismo humano, con

efectos agudos sobre el sistema respiratorio y cardiovascular. También se produce

empeoramiento de los síntomas del asma, y malestar general que conduce a un menor nivel

de actividad. La exposición a largo plazo a las partículas se asocia con niveles letales de

enfermedades cardiovasculares y respiratorias. En el Reino Unido se estableció que la

mejor estimación de los impactos de tipo crónico, en la salud por la exposición a partículas

PM2.5, fue el aumento de la tasa de mortalidad en un 6% por exposición a concentraciones

de 10mg.m-3 (Monks y col., 2012)

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Figura 4.- Concentraciones de PM2.5 en los 30 sitios de monitoreo desde el año 2010 a

2014

En la Figura 5 se ilustra los valores promedio de los tres parámetros para cada uno de los

años. El MPS varía entre 60mg.cm-2 y 73.33 mg.cm-2 (referido a 30 días de monitoreo). El

mayor promedio anual, se tiene en el año 2012. En el caso del PM10, éste oscila entre

13.33µg.m-3 y 40µg.m-3, mientras que el PM2.5 se tiene un rango entre 13.33µg.m-3 y

36.66µg.m-3. Cifras considerablemente superiores a lo que establécela legislación en el

TULSMA (MPS: 1mg.cm-2 referido a 30 días de monitoreo continuo. PM10: 50µg.m-3

referido al promedio aritmético en un año. PM2.5: 15µg.m-3 referido al promedio aritmético

en un año)

En el caso del PM10, se puede observar en general una tendencia ascendente a través de los

años, resultando un tanto alarmante que en el año 2014 hay un ascenso significativo con

respecto a los cuatro años anteriores, lo cual sugiere una necesidad de aumentar la

vigilancia de este parámetro.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

co

ncen

tració

n d

e P

M2.5

g.m

-3),

sitios de medición

PM25

2010 2011 2012 2013 2014

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Figura 5.- Concentraciones ( promedio anual ) de MPS, PM10 y PM2.5 desde el año 2010 a

2014

La Tabla 1 evidencia el porcentaje de las muestras que exceden las normativas para los tres

parámetros evaluados. Se puede ver que para el caso del MPS entre el 60% y el 73.33% de

las muestras evaluadas exceden la normativa (referida a 30 días de monitoreo continuo),

mientras que en el caso de PM10 los rangos están entre el 13.33% y el 40%. En el PM2.5

se tiene un rango entre el 13.33% y el 30%. De los años evaluados el 2014 presenta los

mayores porcentajes de muestras que exceden la normativa en PM10 y PM2.5, siendo

también para el MPS un valor elevado del 70%.

Tabla 1.- Porcentaje de muestras de MPS, PM10 y PM2.5 que exceden la normativa

ecuatoriana desde el año 2010 a 2014

Año % de muestras que exceden la normativa

MPS (mg.cm-2)* PM10 (µ.m-3)** PM2.5 (µ.m-3)***

2010 70 20 23.33

MPS

PM10

PM2.5

0

20

40

60

80

100

120

2010 2011 2012 2013 2014

co

ncen

tració

n

año

Valores promedio de MPS, PM10 y PM2.5 en cinco años de monitoreo.

MPS PM10 PM2.5

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80

2011 60 26.66 36.66

2012 73.33 20 16.66

2013 66.66 13.33 13.33

2014 70 40 30

*Normativa referida a 30 días de monitoreo continuo: 1mg.cm-2

**Normativa referida a 24 horas de monitoreo: 100µ.m-3

***Normativa referida a 24 horas de monitoreo: 50µ.m-3

CONCLUSIONES

El sector productivo de Cuenca aporta sin lugar a dudas un porcentaje importante de

contaminación al aire de la ciudad, sin embargo, la mayor injerencia de esta contaminación

está en el ambiente laboral de las empresas, por lo que la salud de sus trabajadores requiere

vigilancia.

Los resultados reflejan claramente que los niveles de contaminación están excediendo la

normativa ecuatoriana vigente, lo cual es una señal de alerta si se considera que esta

normativa es menos exigente de lo que establece la OMS

La tendencia ascendente de los niveles de contaminación detectados, sobre todo en el caso

del PM10, en donde resulta más evidente, deberían ser un motivo de preocupación de las

autoridades competentes.

AGRADECIMIENTOS

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Este trabajo se realizó en el Centro de Estudios Ambientales de la Universidad de Cuenca,

dentro del proyecto “Calidad de aire”. Se agradece la apertura y participación de las

empresas ubicadas en el parque industrial de la ciudad de Cuenca.

BIBLIOGRAFIA

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