INTRODUCCIÓN
⌅La contaminación atmosférica es en primer lugar, un problema local, sin embargo, la atmósfera arrastra las impurezas alejándolas de sus fuentes. Las condiciones sinópticas imperantes en un lugar están directamente vinculadas con los valores de inmisión de contaminantes en la atmósfera y su estudio nos permite determinar la presencia de fenómenos como el de inversión térmica, las trayectorias de las masas de aire y el origen y dinámica de los vientos (Alonso, 2013Alonso, A. (2013). Estudio de algunos factores meteorológicos que influyen en la dispersión de la contaminación atmosférica en La Habana. Tesis presentada en opción al título de Lic. en Meteorología. La Habana, Cuba: Facultad de Medio Ambiente, Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas.).
En Cuba durante el período lluvioso (mayo-octubre) se ha observado el predominio de la influencia del Anticiclón Subtropical del Atlántico, mientras que durante el período poco lluvioso (noviembre-abril) son los anticiclones continentales migratorios (Lapinel, 1988Lapinel, B. (1988). La circulación atmosférica y las características espacio temporales de las lluvias en Cuba. Tesis presentada en opción al grado científico de Candidato a Doctor en Ciencias Geográficas. La Habana, Cuba: Instituto de Meteorología, Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente.; Bolufé et al., 2016Bolufé, J., Guevara, V. A., León, A., Rivero, A., León, L. González, Y., Cuesta, O. (2016). Efectos del clima y la calidad del aire en la crisis aguda de asma bronquial en La Habana (Proyecto “Influencia de la variabilidad del clima y la calidad del aire en algunas enfermedades crónicas no transmisibles en la región occidental de Cuba”). Informe de Resultado. La Habana, Cuba: Instituto de Meteorología, Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente.). El primero se caracteriza por masas de aire cálidas y húmedas, procedentes del océano Atlántico. El viento predominante asociado a este sistema puede ser del primero o segundo cuadrante, de región este fundamentalmente. Según Ramírez (1998)Ramírez, J. (1989). Estudio de las variaciones en las concentraciones de ozono troposférico en Cuba y su vinculación con algunos fenómenos meteorológicos Tesis de Doctorado en Ciencias Geográficas, Universidad de La Habana, La Habana, Cuba, 100p. las masas de aire que provienen del este (Atlántico Norte) presentan concentraciones de contaminantes inferiores a las provenientes del oeste.
Por otro lado, los anticiclones continentales migratorios se caracterizan por la presencia de una masa de aire fría, seca y estable que provoca una disminución notable de las temperaturas, la humedad del aire y las precipitaciones, asociándose al predominio de largas secuencias de días despejados con buen tiempo (Lecha et al., 1994Lecha, L. B.; Paz, L. R. y Lapinel, B. (1994). Características de la circulación atmosférica sobre Cuba y sus efectos sobre el clima local. En, El clima de Cuba. (pp.19 - 41). La Habana: Ed. Academia.). Imponen, además, vientos de componente norte (Cremata, 2018Cremata, L. (2018). Evaluación económica - ambiental de sistemas de captura de gases en pequeñas centrales termoeléctricas. Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas, (UH). Tesis presentada en opción al Título Académico de Máster en Ciencias de la Gestión Ambiental.). Esto explica el comportamiento de las variables meteorológicas en los meses de noviembre a abril, que no favorecen la dispersión de los contaminantes atmosféricos.
Algunos autores aseguran que estos sistemas arrastran las masas de aire frías desde el continente americano hacia latitudes bajas. Esta región geográfica, correspondiente al suroeste de los EE.UU y al norte de México es altamente industrializada, lo que unido al movimiento de las masas de aire, puede ocasionar el transporte transfronterizo de los contaminantes (López et al., 2016López, R., Bolufé, J., Sosa, C., García, E., Manso, R., Cuesta, O. (2016). Composición iónica de la lluvia y tipos de situaciones sinópticas en Cuba: Efectos en la contaminación atmosférica. En, Revista Cubana de Meteorología, no2, pp.141 - 149.). Así como, que los contaminantes superen las concentraciones máximas admisibles establecidos en las normas de calidad del aire (Cuesta et al., 2018Cuesta, O., Bolufé, J., Sosa, C., Carrillo, E.R., Madrazo, J. (2018). Contaminación atmosférica por fuentes móviles en la calle Reina, La Habana. Revista Cubana de Meteorología, Vol.23, No.1, pp.78-88, 2017, ISSN: 0864-151X.).
El objetivo de la presente investigación es determinar el comportamiento de las inmisiones de Dióxido de Azufre (SO2), Dióxido de Nitrógeno (NO2) y Ozono (O3) en dos localidades de La Habana bajo la influencia de diferentes tipos de situaciones sinópticas (TSS).
MATERIALES Y MÉTODOS
⌅En esta investigación se utilizaron datos provenientes de dos Estaciones Automáticas de Monitoreo Atmosférico (EAMA). Ambas son de la marca Automated Air Quality Monitoring System (TH-2000), fabricadas por Yuhong Enviromental Protection Industrial Development Co. Las mismas fueron ubicadas en la sede del Consejo de la Administración Municipal de San Miguel del Padrón (SMP), y en el Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas (InSTEC), en Plaza de la Revolución. El período de muestreo fue desde noviembre del 2015 hasta octubre del 2016.
Los datos corresponden a concentraciones horarias de Dióxido de Azufre (SO2), Dióxido de Nitrógeno (NO2) y Ozono (O3). A partir de estas se calcularon las concentraciones medias diarias en µg/m3 y se agruparon según el TSS que predominaba.
Para el estudio de los tipos de situaciones sinópticas tipos se utilizaron los archivos del Centro de Pronósticos del Instituto de Meteorología, principalmente los Estados Generales del Tiempo (EGT) en el período; las Cartas del Estado del Tiempo en los diferentes niveles de altura geopotencial y los Mapas Sinópticos de superficie para los horarios de observaciones. Los TSS fueron clasificados según la metodología desarrollada por Lapinel (1988)Lapinel, B. (1988). La circulación atmosférica y las características espacio temporales de las lluvias en Cuba. Tesis presentada en opción al grado científico de Candidato a Doctor en Ciencias Geográficas. La Habana, Cuba: Instituto de Meteorología, Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente. (tabla 1).
| Siglas | Nombre |
|---|---|
| TSS I | Anticiclón del Atlántico |
| TSS II | Anticiclón extendido |
| TSS III | Gradiente débil |
| TSS IV | Situaciones ciclónicas |
| TSS V | Zonas de convergencia |
| TSS VI | Baja extratropical |
| TSS VII | Zonas frontales |
| TSS VIII | Anticiclones migratorios |
| TSS IX | Otras situaciones (indeterminadas) |
El procesamiento estadístico de los datos fue realizado utilizando el software Origin 2016. Para determinar la relación con los TSS se realizó la prueba H de Kruskal-Wallis y para estudiar esta relación en mayor detalle la prueba de Dunn.
La prueba H de Kruskal-Wallis es una prueba de hipótesis que se aplica al no existir una distribución normal de los datos. Una vez probada la no normalidad de los datos, se utilizó para determinar si existían diferencias significativas entre los valores de inmisión de contaminantes para cada TSS. Puede probarse la hipótesis nula de que todas las medianas de los grupos son iguales, contra la alternativa de que los miembros de por lo menos una pareja no son iguales (Wayne, 1991Wayne, D. (1991). Estadísticas no paramétricas y de libre distribución. En, Bioestadística. Base para el análisis de las ciencias de la salud. (pp.503 - 557). México, D.F.: Ed. Simusa.).
Cuando el valor del estadístico de Kruskal-Wallis fue significativo, se realizó la prueba de Dunn. Esta prueba realiza comparaciones por pares entre cada grupo independiente e indica que grupos presentan diferencias estadísticas significativas entre sí para un nivel de significancia (en este caso 0.05). Puede probarse la hipótesis nula de que los grupos no presentan diferencias significativas, contra la alternativa de que hay al menos una diferencia entre los grupos.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
⌅Comportamiento de los Tipos de Situaciones Sinópticas en la región occidental de Cuba en el período de estudio
⌅En la figura 1 se muestra el por ciento de ocurrencia de los TSS por meses para el período de estudio. Predominaron el TSS I, asociado a la influencia del Anticiclón Subtropical del Atlántico, con un 33,3 % y el VIII, relacionado con los anticiclones continentales migratorios con un 39,9 % del total. Vale destacar, el alto por ciento relacionado con los anticiclones continentales migratorios, especialmente en los meses de transición entre los períodos: mayo y octubre.
En la tabla 2 se observa que el TSS I, asociado a la influencia del Anticiclón Subtropical del Atlántico prevaleció durante el período lluvioso y el VIII, relacionado con los anticiclones continentales migratorios durante el poco lluvioso. Lo que corresponde con el comportamiento estacional que otros autores han observado en la región occidental (Lapinel, 1988Lapinel, B. (1988). La circulación atmosférica y las características espacio temporales de las lluvias en Cuba. Tesis presentada en opción al grado científico de Candidato a Doctor en Ciencias Geográficas. La Habana, Cuba: Instituto de Meteorología, Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente.; Fonseca, 2018Fonseca, M. (2018). Estudio del impacto en la calidad del aire de las fuentes puntuales en la ciudad de Pinar del Río. Revista Brasileira de Meteorología [Internet]. 2013 [citado 26 Mar 2018]; 28(1):1-12. Disponible en:http://www.scielo.br/pdf/rbmet/v28n1/01.pdf ; Alonso, 2013Alonso, A. (2013). Estudio de algunos factores meteorológicos que influyen en la dispersión de la contaminación atmosférica en La Habana. Tesis presentada en opción al título de Lic. en Meteorología. La Habana, Cuba: Facultad de Medio Ambiente, Instituto Superior de Tecnologías y Ciencias Aplicadas.; Bolufé et al., 2016Bolufé, J., Guevara, V. A., León, A., Rivero, A., León, L. González, Y., Cuesta, O. (2016). Efectos del clima y la calidad del aire en la crisis aguda de asma bronquial en La Habana (Proyecto “Influencia de la variabilidad del clima y la calidad del aire en algunas enfermedades crónicas no transmisibles en la región occidental de Cuba”). Informe de Resultado. La Habana, Cuba: Instituto de Meteorología, Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente.).
| Período Poco lluvioso | Período Lluvioso | |||
|---|---|---|---|---|
| TSS | N | % | N | % |
| I | 43 | 23,6 | 79 | 42,9 |
| II | 0 | 0 | 7 | 3,8 |
| III | 8 | 4,4 | 9 | 4,9 |
| IV | 1 | 0,5 | 8 | 4,3 |
| V | 0 | 0 | 0 | 0 |
| VI | 26 | 14,3 | 13 | 7,1 |
| VII | 18 | 9,9 | 2 | 1,1 |
| VIII | 86 | 47,3 | 60 | 32,6 |
| IX | 0 | 0 | 6 | 3,3 |
| Total | 182 | 184 | ||
Leyenda: N: Total de casos %: Por ciento de ocurrencia
Relación entre los Tipos de Situaciones Sinópticas y las inmisiones de contaminantes
⌅La distribución de concentraciones de SO2 asociadas a los TSS para las cuales se evidenció diferencias estadísticas significativas, en las EAMA, utilizando la prueba H de Kruskal-Wallis se muestra en la figura 2.
En ambas estaciones el SO2 mostró las mayores concentraciones promedio para el TSS III. Esto se debe a la débil influencia del Anticiclón Subtropical de Atlántico (débil gradiente bárico) que produce vientos débiles que no favorecen la dispersión de los contaminantes atmosféricos.
Los menores valores de inmisión se obtuvieron cuando se presentó el TSS IV, que está relacionada con situaciones ciclónicas. Las mismas tienen asociadas vientos fuertes y precipitaciones intensas que pueden contribuir al transporte, dispersión y limpieza de las impurezas del aire. La prueba de Dunn mostró que entre los TSS III y IV existen diferencias estadísticas significativas de las inmisiones de este contaminante en ambas estaciones.
El TSS VIII presentó el caso en el que se supera la CMA en 24 horas (45 µg/m3) con un valor de 50,4 µg/m3 en el InSTEC. Lo analizado anteriormente nos permitió concluir que la contribución fundamental de SO2 en ambas estaciones fue debido a las emisiones de fuentes locales de la ciudad.
En la figura 3 se muestra la distribución de concentraciones de NO2 asociadas a los TSS que afectaron las EAMA durante el período de estudio para las cuales se evidenció diferencias estadísticas significativas, utilizando la prueba H de Kruskal-Wallis.
Para este contaminante los mayores valores de inmisiones asociados a los TSS se obtuvieron en SMP, por lo visto anteriormente de ser una estación de exposición al tráfico. En la misma se identificó un máximo de 42,8 µg/m3, pero la CMA en 24 horas (40 µg/m3) se superó un total de 4 veces en esta estación, las cuales estuvieron asociadas a los anticiclones continentales migratorios.
El promedio máximo se alcanzó para el TSS VIII con un valor de 24,1 µg/m3. Una posible causa son las elevadas concentraciones de NO2 características de este sitio producto de las fuentes móviles, además del aporte transfronterizo por el predominio del TSS VIII. También las condiciones meteorológicas características de esta situación sinóptica, relacionadas con las bajas temperaturas favorecen el estancamiento de este contaminante.
Las diferencias estadísticas significativas de las inmisiones de este contaminante utilizando la prueba de Dunn se encontraron entre los TSS I y VIII; y entre los TSS VI y VIII, en ambas estaciones.
En el caso del O3 se evidenciaron diferencias estadísticas significativas, utilizando la prueba H de Kruskal - Wallis entre los valores de inmisión de este contaminante asociados a los TSS que afectaron las EAMA en el período de estudio (figura 4). Mostró los valores de inmisión más elevados durante el TSS VIII en ambas estaciones. Para este contaminante no se presentaron casos en los que se excede la normativa.
A manera general se observó que los TSS de origen extratropical (VI, VII y VIII) mostraron las mayores concentraciones de O3 en ambas estaciones, en comparación con los TSS de origen tropical (I, III y IV). La prueba de Dunn identificó diferencias estadísticas significativas entre estos grupos. Esto evidencia el aporte de la contaminación transfronteriza para la formación de este contaminante desde el continente Norteamericano.
CONCLUSIONES
⌅Los máximos valores medios de concentración de SO2 se obtuvieron cuando las localidades estuvieron bajo la débil influencia del Anticiclón Subtropical del Atlántico Norte, por lo que el aporte fundamental de este contaminante es desde fuentes locales de la ciudad. En el caso del NO2 en SMP los anticiclones continentales migratorios no favorecen la dispersión y transporte de este contaminante. Las concentraciones de O3 en ambas estaciones, para los TSS de origen extratropical fueron superiores respecto a los TSS de origen tropical, lo que evidencia el aporte de la contaminación transfronteriza del continente norteamericano en la formación de este gas contaminante.