CONCENTRACIÓN DE MATERIAL PARTICULADO EN AIRE EN LACIUDAD DE BUENOS AIRES

Laura E. Venegas - Paula B. Martin

Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y TécnicasDepartamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos.

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos AiresCiudad Universitaria. Pab.2 - 1428-Buenos Aires. Argentina

Tel. 4576-3356 (int.16) - Fax. 4576-3364 (int.12)venegas@at.fcen.uba.ar - martin@at.fcen.uba.ar

CURRÍCULUM VITAE ABREVIADO DE LOS AUTORES

Laura E. VENEGAS es Doctora en Ciencias de la Atmósfera (Universidad de BuenosAires). Profesora Regular Adjunta de Micrometeorología en la Facultad de CienciasExactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires. Investigadora Independientedel Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Harealizado cursos de postgrado y perfeccionamiento en el país y en el exterior (US.EPA)sobre contaminación del aire y dispersión atmosférica. Autora de 92 trabajos sobrecontaminación del aire y dispersión de contaminantes en la atmósfera, publicados enRevistas Internacionales y Nacionales y en Actas de Congresos. Integrante deComisiones Asesoras y Evaluadoras de la UBA, SECYT y del Ministerio de Educación.Miembro de asociaciones profesionales nacionales e internacionales.

Paula B. MARTIN es Licenciada en Ciencias de la Atmósfera (Universidad de BuenosAires) y cursa la Carrera del Doctorado de la Universidad de Buenos Aires en Cienciasde la Atmósfera. Ha realizado varios cursos de postgrado-doctorado. Es docenteauxiliar regular en el Ciclo Básico Común de la Universidad de Buenos Aires y en elDepartamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos en la Facultad de CienciasExactas y Naturales (UBA) Es becaria de formación de postgrado interna del ConsejoNacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Asistió a varioscongresos y reuniones científicas, presentando trabajos e integrando talleres sobretemas relacionados con el medio ambiente.

Palabras Claves: material particulado en suspensión, modelos de dispersiónatmosférica urbana, emisiones, Buenos Aires.

RESUMEN

Se aplica el modelo de dispersión atmosférica DAUMOD, para estimar la concentración de fondo dematerial particulado total en suspensión en aire en la Ciudad de Buenos Aires. Se presentan losresultados de un inventario de emisiones de material particulado en la ciudad. Se comparan los valoresestimados de concentración mensual con datos observados por el Gobierno de la Ciudad de BuenosAires obteniendo resultados satisfactorios. Se presenta la distribución espacial de la concentración mediahoraria, que muestra una marcada variación espacial en toda la ciudad. Los resultados del modelopermiten observar que la distribución espacial de la concentración horaria de material particulado en laciudad presenta características diferentes de acuerdo con las condiciones atmosféricas y la hora del día.

INTRODUCION

El material particulado ambiente está compuesto por una mezcla heterogénea departículas de diferentes tamaños y composición química. Las partículas difieren deacuerdo con sus fuentes de emisión, formas, tamaños, mecanismos de formación ycomposición química y pueden caracterizarse por sus propiedades físicas y químicas.Mientras las propiedades físicas tienen efecto sobre el transporte y el depósito de laspartículas en el sistema respiratorio humano, la composición química de las partículasdetermina el impacto de éstas sobre la salud. Existe un amplio rango de fuentes deemisión naturales y antropogénicas que contribuyen a las concentraciones de materialparticulado en la atmósfera. Algunas de ellas, son el polvo de la superficie que esresuspendido por el viento, los aerosoles marinos y biogénicos, el transporteautomotor, aviones, barcos, trenes, la maquinaria agropecuaria, las actividadesvinculadas con la construcción, los procesos de combustión en fuentes estacionarias,las industrias. Las partículas emitidas directamente a la atmósfera desde las fuentes deemisión son denominadas ‘partículas primarias’ y las que se forman en la atmósfera apartir de precursores gaseosos (por condensación o coagulación) constituyen las‘partículas secundarias’. Existe un gran de número de componentes particuladosprimarios y secundarios, lo que determina que la química del material particulado es unproblema complejo.

Si bien no existe en la bibliografía un criterio unificado para clasificar al materialparticulado, se distinguen, generalmente, dos grupos: las partículas pequeñas (PM10)cuyos diámetros son menores que 10µm y las partículas de mayor tamaño. Dentro delprimer grupo se encuentran las partículas finas (PM2.5) con diámetro menor o igual a2.5µm. Las partículas finas, generalmente son emitidas por las fuentes de combustión yoriginadas por los precursores gaseosos, pueden permanecer en el aire durantesemanas y meses y por consiguiente pueden ser transportadas en la atmósfera agrandes distancias. Las partículas más grandes son generalmente generadas a partirde la actividad de las construcciones, de los incendios naturales o por el polvolevantado por el viento. Se depositan en la superficie por acción gravitatoria con mayorfacilidad que las finas, y por lo tanto, sus efectos se manifiestan principalmente cercadel lugar donde fueron emitidas.

En un principio, los instrumentos de medición muestreaban todo el material particuladoque se encontraba en el aire y por lo tanto, las muestras correspondían a ‘materialparticulado total en suspensión’. La mayoría de la información disponible se refiere aestas mediciones. En los años recientes, teniendo en cuenta la naturaleza más dañinapara la salud de las partículas finas, se desarrollaron nuevos instrumentos capaces derecolectar las partículas más pequeñas.

El material particulado en suspensión es considerado como uno de los contaminantesdel aire más importantes en términos de sus posibles efectos sobre la salud de laspersonas. Estudios epidemiológicos evidencian la existencia de asociacionessignificativas entre el nivel de la concentración de material particulado en el aire eimpactos adversos en la salud (WHO, 2000). Las partículas más finas songeneralmente las que más contribuyen a estos efectos adversos, debido a sucapacidad de ingresar más profundamente en los pulmones, alojándose allí y dañandolos tejidos involucrados en el intercambio de gases. Mientras que los efectos delmaterial particulado varían considerablemente dependiendo de su composición ydistribución de tamaños, generalmente, la exposición al material particulado inhalablepuede causar un aumento en la mortalidad de origen cardíaco y respiratorio, unareducción de los niveles de la capacidad pulmonar en niños y adultos asmáticos yenfermedades crónicas de obstrucción pulmonar. Los efectos sobre la salud originadospor estas causas, traen asociados aumentos en el ausentismo escolar, disminución delos días de actividad laboral y un aumento del número de consultas médicas o a lassalas de emergencias por síntomas de asma y otras patologías respiratorias(COMEAP, 1998, WHO, 2000).

Una clara evidencia de que la contaminación del aire por material particulado estáasociada con la ocurrencia de impactos adversos en la salud humana puedeencontrarse en la gran cantidad de resultados de estudios epidemiológicos realizados.Diversas mediciones de material particulado (material particulado total en suspensión,PM10 y PM2.5) realizadas en varios centros urbanos en diferentes partes del mundorevelaron que el nivel de gravedad de los desórdenes en la salud está directamenterelacionado con la concentración de partículas en el aire ambiente. Si se considera el33% de las ciudades existentes en el mundo, el número de muertes anualesresultantes de la contaminación del aire está estimado en más de 2.7 millones (WHO,2000). Aproximadamente 1400millones de residentes urbanos, principalmente en lospaíses en desarrollo, pueden estar expuestos a niveles de concentraciones de materialparticulado del aire cercanos o superiores a los valores límites aceptables (ALA, 1998,Gamble, 1998, AEAT, 1999).

En la Ciudad de Buenos Aires, la calidad del aire ha sido evaluada parcialmente endiferentes trabajos desde comienzos de la década del ’60. Desde entonces, se hanrealizado algunas campañas de medición de concentraciones de algunoscontaminantes en aire (dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono,material particulado total en suspensión, partículas sedimentables, plomo, entre otros)cuyos resultados, aunque parciales, contribuyeron a mostrar algunas zonas de laciudad con deterioro de la calidad del aire.

Entre los primeros estudios realizados en la Ciudad de Buenos Aires sobre laconcentración de material particulado total en suspensión, se encuentran lasmediciones efectuadas por el Centro de Investigación de Ingeniería Ambiental (1967).Se obtuvieron 73 muestras entre Septiembre-1966 y Agosto-1967 registrando valoresentre 0.016 y 0.604mg/m3, con un valor medio de 0.175mg/m3. Asimismo, Pedace yLlobera (1972) presentaron el análisis de mediciones de concentración de partículas ensuspensión (entre otros contaminantes), realizadas entre 1967 y 1971 por la Secretaríade Estado de Salud Pública, obteniendo que la concentración media de partículas ensuspensión se incrementó de 0.120mg/m3 (en 1967) hasta 0.240mg/m3 (en 1971). El

análisis de concentraciones diarias de partículas en suspensión registradas en la calleCharcas al 1800, mostró que para condiciones de viento proveniente del Río de la Platael valor medio registrado resultó 0.161mg/m3, cuando el viento provino de la ciudad elvalor medio fue 0.198mg/m3 y en condiciones de calma el promedio ascendió a0.235mg/m3. Mársico (1974) analizó valores medios mensuales de concentración departículas en suspensión correspondientes al período 1967-1970 y obtiene un valormedio de 0.126mg/m3. En 1975, García Fernández (1975) presentó un valor medio deconcentración de partículas en suspensión de 0.175mg/m3. En 1977, Haddad (1977)incluyó resultados del monitoreo de calidad del aire en algunas ciudades de AméricaLatina y del Caribe, correspondientes a un programa llevado a cabo por laOrganización Panamericana de la Salud desde 1967 a 1974. Según este informe, enBuenos Aires operaban 6 estaciones de monitoreo. En el caso de las partículas ensuspensión, el 53.8% de las muestras superó el valor 0.100mg/m3 en las 6 estaciones.

Posteriormente, Mazzola y otros (1991) elaboran un estudio sobre las emisiones decontaminantes a la atmósfera en Buenos Aires para el período: 1970-1989. En estetrabajo se aplicó una metodología de Evaluación Rápida de Fuentes de contaminaciónambiental, para obtener la variación anual de las emisiones de contaminantes en laCiudad de Buenos Aires entre 1970 y 1989 y se obtuvo que el material particuladoemitido disminuyó el 30% en el período estudiado, como consecuencia directa de lasupresión de la operación de incineradores domiciliarios en la zona urbana.

El Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires cuenta con registros históricos de calidaddel aire de mayor longitud realizando mediciones en una zona de Palermo y elaborainformes públicos y periódicos de los resultados obtenidos (GCBA, 2001).

Entre los estudios más recientes se encuentran las mediciones realizadas por Bogo yotros (2003) en la calle Junín al 900 desde fines de 1998 hasta Septiembre de 1999. Serealizaron mediciones de material particulado total en suspensión, de PM10 y PM2.5. Elvalor medio de las concentraciones de material particulado total en suspensión fue(0.068±0.022)mg/m3 con un valor máximo que alcanzó 0.101mg/m3.

La información obtenida a partir de las mediciones constituye sólo una parte de la quenecesitan los organismos de control para establecer una estrategia efectiva en lasolución de los problemas de la calidad del aire. Una combinación de las medicionescon resultados provenientes de la aplicación de modelos de dispersión atmosféricaconstituye la mejor aproximación a la comprensión de la atmósfera ambiental en suconjunto. La utilización de modelos de dispersión atmosférica aplicables a fuentespuntuales y areales permite estimar la distribución espacio-temporal de laconcentración de contaminantes en áreas urbanas. En el marco de los sistemas deevaluación de la calidad del aire en áreas urbanas, los modelos de dispersiónatmosférica permiten relacionar las emisiones con las concentraciones decontaminantes en aire. En las áreas urbanas, estos modelos pueden incluir dos escalasespaciales diferentes: la escala urbana que abarca la totalidad del área de una ciudad aestudiar y la micro-escala o escala local, que cubre las dimensiones de un solo cañónurbano o de unas pocas cuadras. Durante la última década se han desarrollado variossistemas de dispersión atmosférica urbana, en diferentes ciudades (Moussiopoulos yotros, 1996). Algunos ejemplos de estos modelos son el modelo UAM (Morris y Myers,1990), el modelo de dispersión atmosférica urbana DAUMOD (Mazzeo y Venegas,

1991), el modelo urbano UK-ADMS (Carruthers y otros, 1994), el modelo OML (Olesen,1995a) y el UDM-FMI (Karppinen y otros, 2000).

Los modelos de dispersión atmosférica urbana presentan diferentes grados dedificultad, desde los modelos empíricos más simples hasta los modelos tri-dimensionales más complejos. Sin embargo, muchas veces la información disponibleno permite la utilización de modelos más complejos y los modelos de contaminaciónatmosférica simples se convierten en una alternativa aceptable. En estos casos, losmodelos más simples pueden proveer resultados tan satisfactorios como los máscomplejos (Berkowicz, 2000; Hanna y otros, 2002).

En la Ciudad de Buenos Aires, Mazzeo y Venegas (2004a) mediante la aplicación demodelos de dispersión atmosférica a las emisiones de CO y NOX (expresadas comoNO2) en la ciudad, analizaron recientemente la distribución espacio-temporal de laconcentración de fondo de estos contaminantes del aire en el área urbana.

En este trabajo se describe brevemente una primera versión de un inventario deemisiones de material particulado total en la Ciudad de Buenos Aires y se presenta laaplicación del modelo de dispersión atmosférica urbana DAUMOD para obtener ladistribución espacial de la concentración de fondo de material particulado total ensuspensión en la ciudad.

EL MODELO DE DISPERSIÓN ATMOSFÉRICA URBANO

Generalmente, los modelos de dispersión para la escala urbana estiman laconcentración de fondo. En la aplicación de estos modelos es necesario subdividir elárea a ser considerada en retículos y combinar la infinidad de pequeños emisoresdentro de cada retículo (tales como vehículos, casas, comercios, pequeñas industrias)en las llamadas “fuentes areales”. En este trabajo se aplica el modelo de dispersiónatmosférica urbano DAUMOD (Mazzeo y Venegas, 1991) a las emisiones de materialparticulado total desde las fuentes areales consideradas.

El modelo DAUMOD permite estimar la concentración de fondo de contaminantes delaire a nivel del suelo en cada retículo en que se divide la zona de estudio, conociendolas características del área urbana, la distribución horizontal de la intensidad de emisióny las condiciones atmosféricas (velocidad y dirección del viento, condición deestabilidad atmosférica). Básicamente, el modelo DAUMOD estima la concentración (C)de fondo de contaminantes en aire a nivel del suelo en cada retículo en que estádividida el área urbana mediante:

( )( )

*uzkA

x-xQQxQa=C(x) b

01

N

1

bi1-ii

b0

−+ ∑

=i

donde X está en la dirección media del viento; a, b y A1 son parámetros que dependende la estabilidad atmosférica (Venegas y Mazzeo, 2002), Qi (i=0, 1, 2, …N) son lasintensidades de emisión en cada uno de los N retículos ubicados en la direccióncontraria al viento, k es la constante de von Kárman, z0 es la longitud de rugosidad de

la superficie y u* es la velocidad de fricción. Una descripción más detallada de lasbases teóricas del modelo y de la evaluación de sus resultados pueden obtenerse enMazzeo y Venegas (1991, 2004a), Venegas y Mazzeo (2001, 2002, 2004).

La primera versión de ese modelo se desarrolló a comienzos de la década del ’90 ypermitía estimar la concentración de fondo sólo para tiempos de promedio mensual yanual a partir de información climatológica. Los resultados de esta versión del modeloDAUMOD han sido comparados satisfactoriamente con valores observados enFrankfurt (Alemania), Bremen (Alemania) y Nashville (EE.UU.) (Mazzeo y Venegas,1991).

En los últimos años, el modelo ha sido actualizado y las últimas versiones del mismo(DAUMOD) estiman valores horarios a partir de información meteorológica horaria y deemisión, y calculan las concentraciones de fondo de contaminantes en áreas urbanas,para tiempos de promedio cortos y largos. La aplicación de la versión actualizada delmodelo DAUMOD a las emisiones de NOx en la ciudad de Copenhague (Dinamarca) yla comparación con las concentraciones observadas se presenta en Venegas y Mazzeo(2002). Los resultados muestran que las estimaciones de las concentraciones mediashoraria, diaria, mensual y anual realizadas por el modelo son satisfactorias comparadascon los valores observados.

El DAUMOD fue aplicado para estimar las concentraciones horarias de fondo dematerial particulado en aire en la ciudad de Buenos Aires, originadas por las emisionesde las fuentes areales circunscriptas en retículos unitarios de 1km x 1km que cubrentoda el área urbana.

Los resultados del modelo DAUMOD han sido evaluados para estimar lasconcentraciones de fondo de CO y NOx en la ciudad (Mazzeo y Venegas, 2004a;Venegas y Mazzeo, 2004). Se han comparado las estimaciones obtenidas con lasobservaciones de concentración de contaminantes realizadas por el Gobierno de laCiudad de Buenos Aires en la zona de Palermo y con valores obtenidos en diferentescampañas de medición realizadas por iniciativa de otros organismos. Los resultados deesta evaluación son satisfactorios.

EMISIONES DE MATERIAL PARTICULADO TOTAL

Se preparó una primera versión de un inventario de material particulado para la Ciudadde Buenos Aires. Este inventario incluye las siguientes categorías de fuentes deemisión: Centrales Térmicas de Generación de Electricidad, residencias, comercios,pequeñas industrias, automotores (vehículos del transporte automotor de pasajeros,taxis, automóviles, camiones y camionetas) y aviones que operan en el Aeroparque dela Ciudad de Buenos Aires.

En la ciudad hay tres Centrales Térmicas ubicadas a orillas del Río de la Plata. Dos deellas, Nuevo Puerto y Puerto Nuevo, están localizadas en la costa Noreste y generancon condiciones de máximo consumo 1580Mw de electricidad. La tercera central,Costanera, está ubicada en el borde Este del área urbana y su producción energéticamáxima es 1770Mw. Durante gran parte del año las Centrales Térmicas consumen gasnatural generando una emisión mínima de material particulado. Sin embargo, en los

días más fríos del año (usualmente no más de 30 días) las Centrales Térmicas puedenquemar fuel-oil y gas-oil y por lo tanto, generar emisiones de material particulado a laatmósfera. De acuerdo con la información de la emisión de material particuladoextraída de un informe reciente (IMAE-PNUMA, 2003), las Centrales Térmicas emitenanualmente 331ton de material particulado.

Por otra parte, se utilizó la metodología aplicada y la información de base obtenida porMazzeo y Venegas (2003, 2004b) en el desarrollo de la primera versión de uninventario de emisiones de CO y NOX para la Ciudad de Buenos Aires, dividiendo elárea urbana en 17 x 19 retículos unitarios de 1km2 abarcando toda la superficie de laciudad. El gran número de pequeñas fuentes existentes en la ciudad que incluye:residencias, comercios, pequeñas industrias y las fuentes móviles fueron consideradasfuentes areales. Utilizando el consumo mensual de gas natural por actividad(residencias, comercios, pequeñas industrias), la distribución espacial de las mismasen el reticulado considerado sobre la ciudad y los correspondientes factores deemisión, se estimaron las intensidades de emisión debidas a estas fuentes, en cadaretículo unitario.

Las emisiones de material particulado provenientes de los vehículos del transporte depasajeros se estimaron conociendo la distancia total recorrida por los mismos en cadaretículo, su velocidad media, la frecuencia del servicio y los factores de emisióncorrespondientes, suponiendo que consumen diesel oil (European EnvironmentAgency, 2001). Asimismo, las emisiones provenientes de los automotores se estimaronutilizando flujos vehiculares determinados en diferentes intersecciones de calles por lasSecretarías de Transporte de la Nación y del Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires,información de la distribución del flujo de automotores, distribuciones horarias delmismo en diferentes puntos de la ciudad, la composición del parque automotor yfactores de emisión para los vehículos que consumen nafta y diesel (EuropeanEnvironment Agency, 2001), se calcularon las emisiones de material particulado encada retículo. En estos casos, estas emisiones de material particulado corresponden alas provenientes de los gases de escape. Sin embargo, evidencias experimentales(Gámez y otros, 2001, Düring y otros, 2002, Abu-Allaban y otros, 2003), hanestablecido que la emisión directa de material particulado en los gases de escape delos vehículos es sólo una fracción de las partículas emitidas a la atmósfera originadaspor los mismos. Un aporte indirecto a la emisión de material particulado se origina porla fricción de los rodados en el suelo, por el desgaste de los frenos y por laresuspensión de polvo y partículas debida al paso de los vehículos. Los estudiosexperimentales sugieren que el aporte directo puede representar entre el 22% y el 47%de la emisión total (Abu-Allaban y otros, 2003). En este trabajo se consideró que elaporte directo proveniente de los gases de emisión constituye el 30% de la emisióntotal (Gámez y otros, 2001) y por lo tanto, se incorporó el aporte indirecto.

Se incluyeron también como fuentes areales, en los retículos correspondientes, lasemisiones provenientes de los aviones que operan en el Aeroparque. Con lainformación de la distribución temporal de la frecuencia de vuelos y de tipos de avionesen Aeroparque y los factores de emisión correspondientes al ciclo de aterrizaje ydespegue de los mismos (U.S. EPA, 1995) se calcularon las emisiones de materialparticulado correspondientes.

La Tabla I resume los valores anuales de emisión de material particulado totalobtenidos para las diferentes fuentes de emisión.

Tabla I. Emisiones de material particulado total en la Ciudad de Buenos Aires

Categoría de fuente Ton/añoCentrales Térmicas 331Residencias 98Comercios 20Pequeñas industrias 10Transporte de pasajeros 5285Automóviles, taxis, camiones, camionetas 10649Aviones 419Total 16812

Se observa que las principales fuentes de emisión de material particulado total son lasfuentes areales (residencias, comercios, pequeñas industrias, vehículos, aviones queoperan en al Aeroparque de la Ciudad de Buenos Aires,) y en particular los vehículosrodados son responsables del 94.7% de la emisión total. La Figura 1 muestra en formade diagrama el aporte porcentual de las diferentes categorías de fuentes consideradas.

Transporte de pasajeros

31%

Automóviles, taxis,

camiones, camionetas

64%

Centrales Térmicas

2%

Residencias, Comercios,Pequeñas industrias

1%Aviones

2%

Figura 1. Contribución relativa de las categorías de fuentes consideradas a la emisión anual de materialparticulado en la Ciudad de Buenos Aires

Como ejemplo de la información contenida en el inventario de emisiones se incluye enla Figura 2 la distribución espacial de la intensidad de emisión media diaria de materialparticulado de las fuentes areales, en el reticulado de 1km x 1km de resolución.

kg/km2.día

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

Figura 2. Emisión media diaria de material particulado total debida a las fuentes areales. (Se indica lalocalización de las Centrales Térmicas de Generación de Electricidad)

Se observa que las mayores emisiones se generan en las áreas con mayor densidadde tránsito y en la zona de Aeroparque. En la figura 2 se observa que los retículoscorrespondientes a los lugares como Liniers, Puente Saavedra, Constitución, laAutopista, Retiro y San Nicolás presentan mayores emisiones de material particulado.

ESTIMACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE MATERIAL PARTICULADO TOTAL ENSUSPENSIÓN EN LA CIUDAD DE BUENOS AIRES

En la aplicación del modelo DAUMOD a las emisiones de material particulado total a laatmósfera de la Ciudad de Buenos Aires, se utilizó la información meteorológica desuperficie horaria registrada en la Estación Meteorológica Aeroparque Aero (ServicioMeteorológico Nacional). Asimismo, considerando que las Centrales Térmicascontribuyen sólo con el 2% de la emisión total de material particulado, su aporte a lacalidad del aire no será significativo, por lo que sólo se consideraron las emisionesprovenientes de las fuentes areales.

Los valores de concentración de material particulado total en suspensión estimados porel modelo de dispersión atmosférica DAUMOD fueron comparados con lasobservaciones realizadas por el Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires en Las Heras yOcampo para el período 1994-2001 (GCBA, 2001). La Figura 3 presenta el diagramade dispersión de los valores de las concentraciones de fondo medias mensualesestimadas y observadas.

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40

Cobs (mg/m 3)

Ces

t(m

g/m

3 )

1:1

Figura 3. Diagrama de dispersión de los valores de concentración (mg/m3) de material particulado totalen suspensión observados y estimados por el modelo de dispersión atmosférica (las líneas punteadasindican factor 2)

Una evaluación objetiva de la comparación entre las estimaciones y los valoresovservados puede realizarse mediante el cálculo de los siguientes parámetrosestadísticos (Hanna y otros, 1991; Olesen, 1995b):

- desvío )eCo(C −=

- error cuadrático medio normalizado (nmse)eCoC

2)eCo(C −=

- fa2: fracción de valores que verifican la condición 0.5 ≤ Ce/Co ≤ 2.0

- error fraccional (fb))eCoC(0.5

eCoC

+

−=

- varianza fraccional (fs))CeσCo(σ0.5

CeσCoσ

+

−=

donde Ce, Co, σCo y σCe son los valores estimados y observados de la concentración yde las desviaciones estándares, respectivamente. La barra superior significa valormedio. La Tabla I incluye los promedios y las desviaciones estándares (σ) de lasconcentraciones observadas y estimadas, conjuntamente con los valores de losparámetros estadísticos introducidos anteriormente.

Tabla I. Parámetros estadísticos obtenidos para la comparación entre los valores estimados yobservados de la concentración de material particulado total en suspensión (n = 63 casos) (σ: desvíoestándar, nmse: error cuadrático medio normalizado, fa2: fracción de valores dentro de un factor 2, fb:error fraccional, fs: varianza fraccional).

Valor promedio(mg/m3)

σ(mg/m3)

desvío(mg/m3)

nmse fa2 fb fs

Observados 0.189 0.046 ------ ------ ------ ------ ------DAUMOD 0.153 0.043 0.037 0.20 0.87 0.215 0.077

Los resultados del modelo son satisfactorios ya que un 87% de las estimaciones seencuentran dentro de un factor 2 de las observaciones, el error cuadrático medionormalizado es del 20%, el error fraccional del 21.5% y la varianza fraccional es muybaja. Se observa que las estimaciones son levemente inferiores que las observaciones,como lo indican los valores medios, resultado esperable debido a que no se hanconsiderado los aportes de las emisiones naturales de material particulado total (porejemplo, resuspensión del polvo por efecto del viento, pólenes, conversión de gases enpartículas, etc.)

Se obtuvo la distribución espacial de la concentración de fondo horaria de materialparticulado total en suspensión en la ciudad. Para ilustrar la distribución media mensualde material particulado en la Ciudad, se incluyen en las Figura 4 y 5 las distribucionescorrespondientes a los meses de Enero y Junio respectivamente.

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

Figura 4. Concentración media mensual (mg/m3) de material particulado total en suspensión. Enero2000.

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.10

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

Figura 5. Concentración media mensual (mg/m3) de material particulado total en suspensión. Junio 2000.

Se observa que la concentración mensual de fondo de material particulado total ensuspensión en aire en la ciudad varía espacialmente. Asimismo, los valores mediosmensuales de la concentración durante el mes de Enero son, en general, inferiores quelos obtenidos para el mes de Junio. El mayor valor de la concentración mensual dematerial particulado obtenido para Enero llega a aproximadamente 0.100mg/m3,mientras que el mayor para el mes de Junio es 0.150mg/m3. Las distribuciones de laconcentración mensual de material particulado presentan características similares a lasde la distribución media de la emisión de partículas en la ciudad, coincidiendo las zonasde mayor concentración con las de mayor emisión, en ambos meses.

Asimismo, el modelo DAUMOD también permite obtener la distribución espacial horariade material particulado en la Ciudad, conociendo las características atmosféricas delmomento. Como ejemplo de este tipo de aplicación se presentan a continuación cuatrosituaciones diferentes de condiciones atmosféricas horarias para ilustrar lascaracterísticas de algunas distribuciones espaciales de concentración de materialparticulado diferentes que pueden presentarse en la ciudad.

0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.13

VIENTO

mg/m3

Figura 6. Distribución horaria de material particulado total en suspensión(11-Mayo, 19hs, viento Sur y 8m/s).

0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.13

VIENTO

mg/m3

Figura 7. Distribución horaria de material particulado total en suspensión.(16-Mayo, 09hs, viento Norte y 6m/s).

0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.13

VIENTO

mg/m3

Figura 8. Distribución horaria de material particulado total en suspensión.(27-Septiembre, 16hs, viento Este-Sudeste y 5m/s).

0.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100.110.120.13

VIENTO

mg/m3

Figura 9. Distribución horaria de material particulado total en suspensión.(05-Junio, 15hs, viento Oeste-Noroeste y 4m/s).

Se observa también, que en el caso de la concentración horaria de fondo de materialparticulado su distribución horizontal en la ciudad tampoco es homogénea. Se verificaademás, que los valores mayores de concentración en la ciudad se incrementan con ladisminución de la intensidad del viento sobre el área.

Puede observarse, que en el caso de las concentraciones horarias, las zonas de laciudad afectadas con mayores concentraciones de material particulado total ensuspensión varían su localización, con las condiciones atmosféricas y la hora del día.Por ejemplo, en la zona que se extiende desde Constitución hasta Retiro, con altadensidad de población y actividad vehicular, las concentraciones tienden a aumentarcuando el viento es del Oeste-Noroeste (Figura 9). Asimismo, la influencia de lasemisiones provenientes del despegue y aterrizaje de aviones en Aeroparque es másnotoria con vientos del Sur o del Oeste-Noroeste (Figuras 6 y 9). En la zona Sur de laCiudad, la concentración de material particulado se incrementa con vientos del Norte(Figura 7) y del Oeste-Noroeste (Figura 9). Es necesario aclarar que este análisisconsidera sólo las fuentes ubicadas en la ciudad, sin embargo, las zonas de la ciudadmás próximas al Gran Buenos Aires podrían estar afectadas por el material particuladoproveniente del área metropolitana adyacente, de acuerdo con la dirección del vientocorrespondiente.

La nueva legislación de calidad atmosférica para la Ciudad de Buenos Aires, incluyeestándares de calidad de aire ambiente para PM10 y PM2.5. Considerando lasproporciones PM10/PM y PM2.5/PM presentadas por Bogo y otros (2003), se estimaronlas concentraciones de PM10 y PM2.5 a partir de los resultados del modelo DAUMOD.Las concentraciones observadas (Bogo y otros, 2003) de PM2.5 resultaron entre (0.02-0.05)mg/m3 y las estimadas entre (0.03-0.07)mg/m3. Asimismo, el rango de lasconcentraciones de PM10 observadas fue (0.03-0.07)mg/m3 y el de las estimadas (0.04-0.09)mg/m3. De estos resultados se puede inferir que el modelo es aplicable al cálculode las concentraciones de PM10 y PM2.5 incluidas en la legislación. Sin embargo, esnecesario un mayor número de observaciones para verificar la validez espacial de lasproporciones obtenidas en la ciudad de Buenos Aires.

CONCLUSIONES

En este trabajo se aplica el modelo de dispersión atmosférica urbana DAUMOD paraestimar la concentración de fondo de material particulado total en suspensión en laCiudad de Buenos Aires. Asimismo, se presentan los principales resultados obtenidospara el inventario de emisiones de material particulado total en la ciudad. El inventarioincluye las emisiones generadas por fuentes areales (residencias, comercios,pequeñas industrias, vehículos, aviones que operan en al Aeroparque de la Ciudad deBuenos Aires) y puntuales (chimeneas de las Centrales Térmicas Generadoras deElectricidad). Los vehículos (transporte automotor de pasajeros, autos, taxis, camionesy camionetas) son responsables del 94.7% de la emisión total anual de materialparticulado total.

Los resultados del modelo DAUMOD, verificados con los valores observados por elGobierno de la Ciudad de Buenos Aires en Palermo son satisfactorios y permitenobtener la distribución de la concentración horaria de fondo de material particulado totalen suspensión en la ciudad. La distribución espacial de la concentración horaria no es

homogénea y las zonas con niveles más altos de concentración de material particuladototal en suspensión varían de acuerdo con las condiciones atmosféricas y la hora deldía.

De los resultados obtenidos se puede concluir que, si se dispone de la distribuciónespacial de la fracción másica de PM10 y de PM2.5 en el material particulado total en laciudad, el modelo permite estimar las concentraciones en aire de estos contaminantes.

AGRADECIMIENTOS

La información meteorológica utilizada fue suministrada por el Servicio Meteorológico Nacional.Este trabajo ha sido parcialmente financiado por los Proyectos FONCyT PICT-2000-Nº13-09544 y UBACyT X060.

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