ARTÍCULO ORIGINAL
Contaminación atmosférica por fuentes móviles en la calle Reina, La Habana
Atmospreric pollution for mobil sources in Reina street, La Havana
Osvaldo CuestaI*, Javier BoluféI, Yosdany GonzalezI, Carlos SosaI, Ernesto CarrilloI, Ricardo MansoI, Jessie MadrazoII, Alain ClappierIII, Carlos BarcarcelIV, Remy FranhouserV
I Instituto de Meteorología, Cuba
II École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), Switzerland
III Université de Strasbourg, France
IV National University of Colombia, Colombia
V Asociación UrbamoCuba.CH., Switzerland
Resumen
Existen sobradas evidencias que muestran la incidencia negativa de una deficiente calidad del aire en la salud de las personas, los ecosistemas y el patrimonio. En el presente trabajo se muestran parte de los resultados experimentales desarrollados en la calle Reina, en La Habana durante los dias del 13 al 23 de julio de 2015. Se realizaron mediciones de la contaminacion atmosférica y del flujo vehicular con diversos objetivos. La calidad del aire en la calle Reina presenta valores para el Material Particulado (PM10) y el Dióxido de Nitrógeno (NO2) por encima de la concentración máxima admisible (Cma) diaria establecidos en la Norma Cubana 1020:2014. El PM10 presento en muchas ocasiones valores instantáneos por encima de 200 µg/m3 lo cual es producto de las altas emisiones de los vehículos que circulan en esta vía. El comportamiento del flujo vehicular diurno en la calle Reina se considera alto, con el predominio de los autos y presenta un pico en los horarios de 10 a 12 del día, lo cual es debido del carácter comercial y de servicio en esta parte de la ciudad.
Palabras clave: calidad del aire, flujo vehicular, contaminantes atmosféricos, material particulado
Abstract
There is ample evidence showing the negative impact of poor air quality in the health of humans being, ecosystems and heritage. In this paper, the developed experimental results are shown in Reina Street, in Havana during the days of 13 to 23 July 2015. The air quality and traffic flow were measurements to understand the relationships between these parameters. Air quality in the Reina Street has values for Particulate Matter (PM10) and Nitrogen Dioxide (NO2) above the daily maximum permissible concentration (MAC) established in Cuban Standard 1020: 2014. The PM10 has often-instantaneous values above 200 µg/m3which is a product of high emissions of vehicles on this road. The behavior of daytime traffic flow on the Reina street is considered high, with the predominance of cars and has a peak at times 10 to 12 a day, which is because of the commercial nature and service in this part of the city.
Keywords: air quality, vehicular flow, air pollutants, particulate matter
INTRODUCCIÓN
Existen sobradas evidencias que muestran la incidencia negativa de una deficiente calidad del aire en la salud de las personas, los ecosistemas y el patrimonio. La contaminación atmosférica incide y agrava procesos asociados a enfermedades respiratorias, vasculares y a diversos tipos de cáncer. En este sentido, el objetivo de mejora de la calidad del aire debería recibir mayor atención, dedicación y prioridad por parte de las administraciones competentes, por ser un problema generalizado que incide directamente en la salud de los ciudadanos (en especial niños y mayores de 65 años) y en su calidad de vida, intervenciones que además de eficaces responderían a una demanda creciente de los ciudadanos y a la necesidad de evitar los altos costes económicos y riesgos para la calidad de vida, todos ellos aspectos claves para la sostenibilidad urbana (Cuesta et al., 2015).
Las emisiones por el tubo de escape de los vehículos son producto de la quema del combustible (sea éste gasolina, diesel u otros como gas licuado o biocombustibles) y comprenden a una serie de contaminantes tales como: el monóxido y dióxido de carbono, los hidrocarburos, los óxidos de nitrógeno y las partículas. Además, ciertos contaminantes presentes en el combustible como el azufre y el amoniaco, se emiten en menor cuantía. Las emisiones por el tubo de escape dependen de las características del vehículo, su tecnología y su sistema de control de emisiones; los vehículos más pesados o más potentes tienden a generar mayores emisiones por kilómetro recorrido y las normas que regulan la construcción de vehículos determinan tanto su tecnología, así como la presencia o ausencia de equipos de control de emisiones. El estado de mantenimiento del vehículo y los factores operativos, la velocidad de circulación, la frecuencia e intensidad de las aceleraciones y las características del combustible (como su contenido de azufre) desempeñan un papel determinante en las emisiones por el tubo de escape.
El material particulado es uno de los principales productos de los procesos de combustión en el motor de los vehículos. Este contaminante es uno de los que tiene mayores impactos en la salud humana; ha sido asociado con un aumento de síntomas de enfermedades respiratorias, reducción de la función pulmonar, agravamiento del asma, y muertes prematuras por afecciones respiratorias y cardiovasculares (Cuesta & Wallo, 2010; Cuesta et al., 2012).
En Cuba existen varios trabajos que abordan el tema de la calidad del aire y el transporte automotor (Bonito, 1991, 1992; Molina, 2001; Romero, et al., 2004, 2006; Schlatter, 2008; Martin et al., 2009) y su vínculo con la salud humana y sus efectos sobre el ambiente en general. Otros trabajos tambien han abordado estos aspectos con enfoques diversos, como el de la movilidad y el urbanismo entre los que se destacan los abordados en el proyecto SeDUT (Movilidad e infraestructura urbana en La Habana), con diversos resultados (Bancroft & Lechleiter, 2007; Fernandez, 2007; Diaz & Peña, 2007). Por otro lado vinculados al flujo automotor se han realizados modelaciones y mediciones de ruido y calidad del aire por otros investigadores a nivel local entre los mas importantes tenemos a (Pedroso et al., 2000; Paz et al., 2011; Llerena et al., 2010, 2015).
La flota automotora en Cuba se caracteriza por proceder de diferentes países y tener un variado conjunto de técnicas de fabricación. Constituye una de las mayores fuentes de contaminación atmosférica debido a su envejecimiento técnico, tecnologías de baja eficiencia energética que promueve altos niveles de gases de efecto invernadero (GEI), deficientes mantenimientos y uso de combustibles fósiles de baja calidad (Milanés, 2013).
Se desea conocer si en la calle Reina se cumplen los valores establecidos en las normas cubanas sobre calidad del aire y que influencia tienen los tipos de vehículos y la frecuencia que transitan por esa calle sobre estos valores. Por lo tanto, el objetivo principal del trabajo es determinar los niveles de calidad del aire y de flujo vehicular. Como objetivos específicos conocer las características de las concentraciones de los contaminantes y del comportamiento del tráfico vehicular durante las horas del día.
MATERIALES Y MÉTODOS
El experimento se desarrolla en la Avenida Simón Bolívar más conocida como Calle Reina (Figura 1), en el municipio Centro Habana, en la ciudad de La Habana durante los días del 13 al 23 de julio de 2015, en horario diurno (de 7 de la mañana a las 7 de la tarde), con el fin de conocer las relaciones entre las mediciones de la calidad del aire, las variables meteorologicas y la cantidad y tipo de vehiculos que circulan por la mencionada via.
Fue seleccionada esta vía tomando en cuenta los siguientes criterios:
Para elaborar el presente trabajo se tomaron los datos del monitoreo horarios de gases validados del Laboratorio Central del Centro de Estudios sobre Contaminación y Química Atmosférica (CECONT) del Instituto de Meteorología del Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente de Cuba, la cual se guía en lo fundamental por las metodologías recomendadas por la Organización Meteorológica Mundial para el muestreo y análisis químico de estos compuestos a nivel regional y local. También se toman en cuenta las normas cubanas para la toma de las muestras (NC 93-02-104: 1986; NC 93-02-203: 1986; NC 93-02-102: 1987) y las indicadas por instituciones internacionales (Martínez & Romieu, 1997). Las muestras de gases utilizadas se tomaron cada una hora por los diversos métodos que se detallan más adelante.
Para realizar la medición del Material Particulado (PM10) de forma continua cada 1 minuto se utilizó el equipo THERMO MIE ADR-1500, reconocido por su buena característica tecnológica para las mediciones de este contaminante atmosférico (Thermo Fisher Scientific Inc, 2009). El mismo se ubica a 1,5 metros de altura y cerca de la acera, con el fin de muestrear este contaminante a la altura promedio donde se expone la población en la calle.
La captación del NO2 y SO2 se realizó utilizando el procedimiento de los tubos de absorción, donde los elementos muestreados se obtienen del aire mediante una columna de gránulos de vidrio recubiertos por una solución absorvedora (Volberg, 1982; Cuesta et al., 1986; W.M.O., 1986), el cual es uno de los métodos recomendados por la Organización Meteorológica Mundial.
Las concentraciones de SO2 fueron determinadas por el método de Tetracloromercuriato (TCM), mientras que para el NO2 se utilizó el método del Yoduro de Potasio (KI). Estas técnicas aplicadas son los que oficialmente se emplean en el laboratorio principal del CECONT del Instituto de Meteorología.
Para las determinaciones de los análisis químicos de las concentraciones se utilizaron los métodos espectrofotométricos habitualmente aplicados en los laboratorios del CECONT y de uso común en la red de Vigilancia de la Atmósfera Global de la Organización Meteorológica Mundial (WMO, 1988).
El registro automotor se realizó por conteo directo de los diferentes tipos de vehículos y su frecuencia horaria a través de la utilización de una cámara fotográfica modelo GO PRO HERO 3+ de fabricación alemana de buena resolución y capacidad para el registro continuo y su posterior conteo.
Los equipos utilizados para el conteo del flujo vehicular y el muestreo de la calidad del aire fueron ubicados en la acera contigua a la avenida, con el objetivo de lograr la mayor exposición posible al tránsito vehicular (Figura 2), mientras que la estación meteorológica automática fue ubicada en la azotea del edificio más alto del área de estudio a dos metros sobre el techo, instalación similar a otras campañas de monitoreo (Behrentz 2009; Manzi et al., 2003).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Características del tráfico automotor en la calle Reina
Durante los diez días que se desarrolló el experimento combinado se registraron los datos de las características del tráfico vehicular. La frecuencia de ocurrencia promedio de vehículos totales por hora sobrepasa los 1200 entre las 10 y las 12 del día. La frecuencia de ocurrencia horaria a las 7 de la mañana es de alrededor de 1000 vehículos y se mantiene creciendo hasta las 11 de la mañana. A partir de la una de la tarde el flujo vehicular se mantiene entre 1000 y 1050 como promedio hasta las cinco de la tarde y a partir de esa hora comienza a disminuir ligeramente. Los registros obtenidos nos permiten clasificar a la calle Reina según el volumen de tráfico como alta, o sea superior a 15 mil vehículos al día según Fernández (2007).
En la Figura 3 se muestra el comportamiento horario por categorías o tipos de vehículo. Estos fueron clasificados en almendrones (autos antiguos de origen norteamericano), autos modernos (diferentes orígenes de este siglo), autos rusos, motos, ómnibus y camiones. Los almendrones constituyen la categoría de mayor número de vehículos en todos los horarios y los autos modernos y rusos en ese orden.
La distribución de frecuencia por tipo de vehículo se aprecia en la Figura 4. Los almendrones son los de mayor frecuencia, oscilando entre el 30 y 40%. Les continúan los autos modernos que se mantienen por encima del 20% durante todas las horas, sin llegar al 30%. Los autos rusos se mueven entre el 10 y el 20%.
Por otro lado, las motos y los ómnibus se acercan al 10% de frecuencia respectivamente y por último aparecen los camiones con una frecuencia entre 1 y 2%.
Este comportamiento del flujo vehicular contribuye al deterioro de la calidad del aire debido al alto número de vehículos que circulan en todos los horarios y las categorías predominantes ya que los almendrones utilizan en un alto porcentaje combustible diésel, lo cual en conjunto con el envejecimiento técnico y el uso de tecnologías de baja eficiencia en muchos casos propician una mayor emisión de material particulado y productos gaseosos contaminantes durante la combustión respecto a otros vehículos ligeros.
El flujo vehicular disminuye el domingo (día no laboral), prácticamente en un tercio respecto al flujo de los días laborales, pero se mantienen las mismas frecuencias por los diversos tipos de vehículos. En general el comportamiento del flujo vehicular diurno en la calle Reina se considera alto, con el predominio de los autos y presenta un pico en los horarios de 10 a 12 del día, lo cual es reflejo del carácter comercial y de servicio que se brinda en esta parte de la ciudad.
Características de la calidad del aire
Material Particulado
El PM10 presentó valores promedios (Figura 5) entre 115 y 88 µg/m3 en el horario diurno, valores superiores en todos los horarios a la Concentración Máxima Admisible (Cma) de 50 µg/m3 establecido para 24 horas en la NC 1020: 2014. Valores relativamente más bajos se presentan en horas de la tarde, cuando la fuerza del viento es más fuerte.
A partir de las 6:30 am se aprecia un aumento sostenido de las concentraciones de PM10 alcanzándose los mayores valores entre 8:30 y 9:30 am, a partir de este horario se aprecia una cierta disminución manteniéndose una estabilidad alrededor de los 100 µg/m3, el doble de la Cma diaria según la NC 1020: 2014, hasta las 5:00 pm, horario coincidente con el fin del horario laboral (Figura 6).
Para muestras horarias la norma cubana establece valores de 200 µg/m3. Valores por encima de la norma horaria se registraron en 293 ocasiones, correspondientes al 4.1 % del total de las mediciones con un máximo de 1066 µg/m3, al paso de vehículos con gran
poder emisor como almendrones y ómnibus, reflejo del mal estado técnico de los mismos.
Gases contaminantes
El dióxido de nitrógeno se produce bajo las condiciones de alta temperatura y presión que imperan en el motor de los vehículos. La exposición aguda al NO2 puede incrementar las enfermedades respiratorias, especialmente en niños y personas asmáticas. La exposición crónica a este contaminante puede disminuir las defensas contra infecciones respiratorias.
Para el caso del NO2 otro de los contaminantes que es emitido fuertemente por las fuentes del transporte automotor (Figura 7b), encontramos los valores máximos promedios horarios entre las 8 y las 9 de la mañana. El mínimo ocurre a las tres de la tarde y a partir de esa hora comienza a aumentar paulatinamente hasta las seis de la tarde. El NO2 también presento valores promedios entre 137,6 y 71,8 µg/m3 en el horario diurno, estos valores están por encima de la Concentración Máxima Admisible (Cma) de 40,0 µg/m3 establecido para valores diarios en la NC 1020: 2014. Algunas horas presentaron valores por encima de 160,0 µg/m3 valor establecido como Cma para valores horarios en la mencionada norma cubana.
Para el contaminante dióxido de azufre (SO2), vemos que en horas tempranas de la mañana (7 am) se presenta el máximo valor y se mantiene relativamente alto en horas de la mañana para disminuir en horas de la tarde, siendo el mínimo a las 5 de la tarde, como se aprecia en la Figura 7b. El SO2 es un gas incoloro de fuerte olor, que se produce debido a la presencia de azufre en el combustible. Al oxidarse en la atmósfera produce sulfatos, que forman parte del material particulado. Este compuesto es irritante para los ojos, nariz y garganta, y agrava los síntomas del asma y la bronquitis. La exposición prolongada reduce el funcionamiento pulmonar y causa enfermedades respiratorias.
Las concentraciones de los diferentes contaminantes el domingo 19 de julio de 2015 (día no laboral) son inferiores al resto de la semana debido a la disminución del flujo vehicular, manteniéndose un comportamiento similar de la marcha horaria.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El flujo vehicular en la calle Reina es catalogado como muy alto debido a la circulación de más de 15000 vehículos diarios, disminuyendo aproximadamente un tercio el domingo. Los autos de la década del 50 o almendrones presentan la mayor frecuencia horaria por tipo de vehículo oscilando entre un 30 y 40%. Estas características del flujo vehicular y la configuración de cañón urbano de esta calle contribuyen al deterioro de la calidad del aire siendo clasificada como “mala” según las Normas de Calidad del Aire vigentes en Cuba, al medirse valores muy superiores a la Cma diaria establecidas en la NC 1020: 2014 para el PM10 y el NO2. Los valores instantáneos por encima de 200 µg/m3 (Cma horaria) de PM10 se registran al paso de vehículos de gran poder emisor como ómnibus y almendrones.
Se recomienda continuar las campañas de monitoreo para conocer la influencia entre el flujo vehicular y las variables meteorológicas sobre el deterioro de la calidad del aire en diversas calles de la ciudad. Estos estudios deben realizarse de forma integrada entre especialistas de los sectores del transporte y ambiental.
AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a la asociación UrbamoCuba.CH el soporte logístico para la realización del presente trabajo y al Centro de Gestión y Desarrollo de la Calidad del CITMA y la Gran Logia de Cuba de A.L y A.M por brindar sus instalaciones para la ejecución de la parte experimental.
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Recibido: 19 de octubre de 2017
Aceptado: 13 de abril de 2017
* Autor para correspondencia: Osvaldo Cuesta. E-mail: osvaldo.cuesta@insmet.cu