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4 Informe de Calidad del Aire Gran Área Metropolitana de Costa Rica: 2011
Monitoreo de Calidad del Aire El monitoreo de la calidad del aire se debe llevar a cabo de una manera continua para poder observar los cambios en las concentraciones de los contaminantes con el tiempo. El monitoreo, junto con los modelos de predicción y los inventarios de emisiones, son parte integral de la gestión de la calidad del aire. Ésta se encuentra directamente vinculada con el cumplimiento de objetivos económicos, de evaluación y de regulación.
Gran Área Metropolitana de Costa Rica Circulación de aprox 592 351 vehículos diariamente
Concentración del 67% de toda la industria del país
Concentración del 57% de la población 2 632 554 hab
Velocidad de circulación promedio de 12 km/h en ciudad
Consumo del 58% del combustible expendido en Costa Rica
Emisión de 564 350 Ton de contaminantes al año
Contaminación del Aire Condición en la cual una sustancia se encuentra en exceso respecto a su concentración ambiental normal y tiene además un impacto medible en la calidad del aire, en el ecosistema o en la salud humana Los contaminantes del aire pueden ser -gases de origen (natural o antropogénico) -partículas sólidas o líquidas (naturales o antropogénicas) -primarios o secundarios RADIACIÓN SOLAR
ANTICICLÓN ALTURA DE CAPA DE MEZCLA C S O NH ONO 2 PM 3 10
PM 2.5
X
PM2.5 O3
HC
PM10
Partículas El término partículas suspendidas se refiere a cualquier material sólido o líquido que es capaz de permanecer en suspensión en el aire ambiente por medios físicos o mecánicos. Las partículas menores a 10 micrómetros (PM10) son generadas principalmente por la resuspensión del polvo del suelo, la minería y el tráfico de las carreteras, mientras que las partículas menores a 2.5 micrómetros (PM2.5) son emitidas durante la combustión de diesel, búnker y producidas a partir de la condensación de los gases de combustión de los vehículos a gasolina. En el caso de las PM2.5 hay una importante contribución de las partículas secundarias que se forman en la atmósfera a través de procesos fotoquímicos, y también pueden ser transportadas desde fuentes industriales remotas
PARTÍCULAS PM10: RESULTADOS AÑO 2011 Sitio de
Promedio
Límite de
Valor Máximo
Límite de
Desviación
Número
Monitoreo
aritmético anual
Exposición
registrado en 24
Exposición
Estándar
de datos
(µg/m3)
Crónica
horas (µg/m3)
Aguda
(µg/m3)
válidos
Catedral SJ
24
83
11
78
MOPT SJ
26
126
15
59
Hatillo, SJ
32
144
21
106
La Uruca, SJ
32
Costa Rica:
10
120
Zapote, SJ
22
50 µg/m3
7
114
Escazú, SJ
23
8
110
Asunción, BE
54
19
104
13
124
79 46
Costa Rica: 150 µg/m3
63 OMS 20 µg/m3
124
OMS 50
µg/m3
La Ribera, BE
33
Heredia, HE
45
96
20
91
Lindora, SA
26
84
11
125
Cartago, CA
28
78
10
119
Moravia, MO
20
46
6
122
Santo Domingo
21
43
6
117
Alajuela, AL
26
50
6
99
117
54 µg/m3 26 µg/m3
45 µg/m3
21 µg/m3 20 µg/m3
28 µg/m3
26 µg/m3
32 µg/m3
23 µg/m3
22 µg/m3
Año 2011 Variable Asunción, BE Heredia La Uruca Alajuela Cartago Santa Ana Morav ia
Promedio Mensual PM 10 (ug/m3)
70 60 50 40 30 20 10 ene
feb mar abr may jun jul Month
ago sep
oct
nov
dic
TENDENCIAS EN LAS CONCENTRACIONES LA GAM: 2008-2011
DE PM10 EN
Promedio Anual (µg/m3)
Sitio de Monitoreo 2008
2009
2010
2011
Catedral, SJ
29
27
28
24
Plantel MOPT, SJ
26
28
26
La Uruca, SJ
37
32
Hatillo, SJ
35
32
Zapote, SJ
29
22
Escazú
22
23
38
34
33
51
52
54
40
56
45
Lindora, SA
26
26
Cartago
28
28
Ribera, BE
41
Asunción, BE Heredia
51
Moravia 20 20 El comportamiento depende del sitio de muestreo y no22 responde a una 21 Santo Domingo tendencia generalizada Alajuela 25 26
PARTÍCULAS PM2,5: RESULTADOS AÑO 2011 Promedio Aritmético Anual Edificio Municipalidad de San José
28
La Asunción, BE
31
Moravia
11
Heredia
30
La Uruca
18
Límite de Exposición Crónica
México: 15 µg/m3 USEPA: 15 µg/m3 OMS: 10 µg/m3
Valor máximo en 24 horas
41 76 32 78
Límite de Exposición Aguda
México: 65 µg/m3 USEPA: 35 µg/m3 OMS: 25 µg/m3
46
Se soprepasa tanto el límite de exposición crónica como aguda
Concentración de PM2,5 en la GAM: Año 2011 PORCENTAJE DE CUMPLIMIENTO DIARIO DEL LÍMITE DE EXPOSICIÓN AGUDO
BELÉN 68% LA URUCA 85%
HEREDIA 74% SAN JOSE 87%
MORAVIA 96%
Distribución de tamaño y masa de las partículas
Diferencias de composición entre partículas PM10 y PM2,5 en la GAM
CONTRIBUCIÓN DE LOS DISTINTOS COMPONENTES A LAS PM2,5 PARA LA GAM 2011 SJ-03*C 1
MO-01*C1
HE-01*C 1
4,8% 0,8%
3,6% 0,6%
11,3%
15,9%
C ategory OM EC SIA C rustal Sea Salt Trace Metals
2,2% 0,5%
22,7% 37,3% 16,1%
41,3%
59,8%
21,3% 10,1% 7,2%
27,2%
17,3%
BE-02*C 1
SJ-06*C1
2,8%
3,2% 0,7%
0,6%
15,2%
16,6%
46,2% 16,4%
55,2% 23,1% 9,8% 10,2%
VARIACIÓN TEMPORAL EN LA COMPOSICIÓN QUIMICA DE LAS PARTICULAS EN LA GAM 2011 SJ-03 Sampling Site C1 Secondary Ions Sea Salt Trace Elements Crustal Material EC OM
Contribution (%)
100 80 60 40 20 0
10 M P
y Dr
n so a se 10 M P
y in a R
n so a se 2. M P
5
y Dr
n so a se 5 2. M P
y in a R
n so a se
CONTRIBUCION DE LAS FUENTES A LA COMPOSICIÓN QUIMICA DE LAS PARTICULAS PM 2,5 EN LA GAM 2011 Marino
PCA 6,7
UNMIX 8,1
PMF 9,5
Material Crustal
14,5
16,3
17,1
Tráfico
25,3
28,8
18,7
Aerosoles Secundarios
35,8
Industrial
12,1
15,9
16,1
Nitrato secundario
11,4
14,8
Sulfato secundario
8,75
11,3
Combustión Búnker
7,7
Concentración de Cobre en partículas en la GAM 18 ng/m3 157 ng/m3 11 ng/m3
8 ng/m3
7 ng/m3
69 ng/m3
122 ng/m3
Concentración de Manganeso en partículas en la GAM 78 ng/m3 377 ng/m3 83 ng/m3
140 ng/m3
20 ng/m3
27 ng/m3
125 ng/m3
94 ng/m3
102 ng/m3
Concentración de Plomo en partículas en la GAM 3,9 ng/m3 3,8 ng/m3 3,5 ng/m3
3,9 ng/m3
6,8 ng/m3
5,7 ng/m3
2,9 ng/m3
3,9 ng/m3
4,6 ng/m3
Evolución de Factores de Enriquecimiento: 2007-2011 Se suelen calcular con el fin de identificar las posibles fuentes y la contribución de las emisiones antropogénicas a los niveles de metales en las partículas: FE = (E/R) Aire / (E/R) suelo 2007
2008
2009
2010
2011
Cobre
40,6
45,3
57,8
62,4
65,9
Cromo
0,89
1,27
0,95
1,34
1,58
Níquel
2,37
1,86
2,86
3,16
2,98
Vanadio
5,67
6,17
4,98
7,24
8,11
Plomo
45,1
67,4
55,4
72,3
79,8
Níquel
1,34
2,27
1,86
2,44
2,90
Manganeso
4,65
7,8
5,2
17,3
22,9
Acidez de las partículas en la GAM 0,953 0,794 0,941
0,842
0,867
0,855
0,831
0,872
0,835
Dióxido de Nitrógeno: San José
Resultados de NO2 en San José: 2011 Sitio de Muestreo
Promedio Anual (ug/m3)
Hospital San Juan Dios
55
Catedral Metropolitana
43
Estación al Pacífico
29
Bomba La Castellana
42
Barrio Lujan
26
Barrio Francisco Peralta
26
Barrio La Cruz
21
Avenida 10 AyA
29
Tribunal Supremo Elecc.
19
Iglesia Santa Teresita
23
JAPDEVA
40
Barrio México
26
Barrio Pithaya
29
Numar
41
Resultados de NO2 en Belén: 2011 Sitio de Muestreo
Promedio Anual (ug/m3)
Antiguo Hotel Herradura
42
Plaza La Asunción
44
Residencial Cariari
19
Firestone
31
Hotel Marriot
25
Iglesia de la Ribera
24
Parque Recreativo Ojo de Agua
28
Municipalidad de Belén
42
Polideportivo Belén
20
Cruce Belén –Santa Ana
40
Kimberly Clark
19
PRECIPITACIÓN TOTAL
El dióxido de carbono de la atmósfera provoca que el agua de lluvia sea ligeramente ácida, sin embargo, las emisiones volcánicas y los óxidos de nitrógeno y azufre emitidos en la ciudad reaccionan con el agua incrementando el nivel de ácidez. La lluvia ácida se deposita lejos de las fuentes de emisión, ocasionando daños a construcciones y monumentos, bosques y cultivos, y a los ecosistemas acuáticos
Resultados de Precipitación Total: 2011 pH
SO42-
NO3-
Cl-
F-
NH4+
NO2-
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
San José
3,77
2,21
0,94
0,88
0,10
0,41
0,34
Heredia
3,82
2,32
0,75
1,12
0,08
0,49
0,31
Belén
3,95
2,11
0,83
0,93
0,08
0,44
0,35
CONCLUSIONES • Las concentraciones de partículas PM10 tienden a estabilizarse con disminuciones significativas en varios puntos. • Persisten los incumplimientos en las concentraciones de partículas PM2,5 en 4 de los 5 sitios de monitoreo. Para este contaminante se incumplen tanto el límite de exposición agudo como crónico. Debido al impacto de este contaminante en la salud pública, se debe trabajar en la generación de estándares y políticas de calidad del aire para abatir estas concentraciones. • Las principales fuentes de partículas corresponden al tráfico vehicular, la actividad industrial, aerosoles secundarios y el polvo de origen crustal. • Algunos metales pesados en las partículas presentan un patrón definido de distribución mostrando concentraciones mayores para los sitios industriales y aquellos ubicados al noroeste del área metropolitana
CONCLUSIONES • Metales como el plomo, el cobre y el manganeso en partículas presentan una evolución significativa en el factor de enriquecimiento del año 2007 al 2011 lo que evidencia el incremento en el aporte antropogénico. • Existe una tendencia a incrementar el grado de acidificación de las muestras de precipitación total razón por la cual se debe explorar más a fondo causas de este fenómeno • Las concentraciones de dióxido de nitrógeno continúan creciendo en la GAM pero a una tasa ligeramente menor que en años anteriores sobre todo en sectores comerciales y residenciales
Principales Retos en Materia de Gestión de Calidad del Aire
Emisiones de fuentes móviles en Costa Rica
Factor de emisión de GOTs (g/km)
20,00 18,00 16,00 14,00 Carga Pesada
12,00
Autobuses
10,00
Motocicletas Automovil gasolina
8,00
Automovil Diesel 6,00 4,00 2,00 0,00 1980
1985
1990
1995
2000
Año Modelo
2005
2010
2015
Factores de emisión de NOx generados por la flota vehicular en Costa Rica Factores de Emisión de NOx (g/km)
40,00 35,00 30,00 Carga Pesada
25,00
Autobuses 20,00
Motocicletas Automovil gasolina
15,00
Automovil Diesel
10,00 5,00 0,00 1980
1985
1990
1995
2000
Año Modelo
2005
2010
2015
Emisiones por fuentes móviles en Costa Rica año 2009 Tipo de vehículo
PM10
PM2,5
GOT
Emisiones (ton/año) GOR SO2
Automóviles gasolina
217,2
86,9
52212
36026
70,8
30371
137258
794,7
Automóviles diesel
166,1
124,6
1270
478,8
168,4
2313
909
7,3
Taxis Gasolina
14,1
5,64
1443
575,8
4,6
1996
7047
51,7
Taxis Diesel
34,9
26,2
156
62,4
35,6
246
157
1,5
Motocicletas
56,4
22,6
7688
3189
63,0
2317
36106
16,8
Autobuses
173,2
129,9
1439
777,1
257,1
16874
5141
12,1
Carga Liviana Diesel
612,3
459,2
3731
1007,4
627,8
17536
6570
42,7
Carga Liviana Gasolina
35,9
14,4
6005
4023
132,3
4448
125835
119,8
Carga Pesada
333,8
250,3
1632
783,4
290,2
11442
10219
23,3
TOTAL
1643,9
1119,7
75576
46923
1649,8
87543
329242
1069,9
NOx
CO
NH3
Aporte por categoría de vehículo a las emisiones de PM10 PM 10
Automóviles gasolina 20%
Automóviles diesel
13% 10% 1%
2%
Taxis Gasolina Taxis Diesel Motocicletas
2% 3% 38%
11%
Autobuses Carga Liviana Diesel Carga Liviana Gasolina Carga Pesada
Aporte por categoría de vehículo a las emisiones de PM2,5 PM 2.5
Automóviles gasolina 8%
22%
Automóviles diesel
11% 1% 2% 2%
1%
Taxis Gasolina Taxis Diesel Motocicletas
12%
Autobuses Carga Liviana Diesel
41%
Carga Liviana Gasolina Carga Pesada
Aporte por categoría de vehículo a las emisiones de NOx NOx
Automóviles gasolina 13%
Automóviles diesel
5%
35%
Taxis Gasolina Taxis Diesel Motocicletas Autobuses
20% 19%
2%3% 3%
0%
Carga Liviana Diesel Carga Liviana Gasolina Carga Pesada
Evolución de las emisiones de fuentes móviles en Costa Rica 2003-2010
300000 250000
GOT
200000 150000
CO NOX
100000 50000 GOT
Año
10 20
09 20
20
08
07 20
06 20
05 20
04 20
03
0
20
Emision (Ton/año)
350000
Renovación de la flota de Transporte Público
Autobuses: EURO IV Categorías Autobuses
Taxis Gasolina
Taxis: TIER-02 GOT
CO
NOx
SO2
PM10
50% operando con GLP
1097
3221
10266
142
76
50% unidades alta eficiencia
1330
4864
9402
153
84
Sin sustitución
1669
5977
19959
301
194
50% operando con GLP
367
2420
938
2
6
50% unidades TIER-2
240
3939
637
5
10
Sin sustitución
2901
9909
2739
6
17
ISOPLETAS Niveles de ozono en función de niveles de NOx y de VOCs
¿Que hacer? Alternativa 1: Soluciones intensivas en capital Dar mas capacidad vial para reducir la congestión Construir sistemas de transporte masivo ferroviario (tren ligero-metro) Autopista en EEUU Foto: FPPQQ
Alternativa 2: Cambiar los paradigmas • Dar prioridad al transporte activo (a pie, en bicicleta) y al transporte público en buses • Restringir el uso indiscriminado de automóviles
Amsterdam, Holanda Foto: FPPQQ
Soluciones intensivas en capital y suelo: Autopistas
Usan gran cantidad de recursos
Generan necesidades permanentes de mantenimiento y subsidios
Privilegian a la minoría que usa vehículos privados
Resulta en expansión urbana, consumo de tierra agrícola y áreas protegidas
No genera desarrollo local: recursos y equipos son importados a la región
Tienen largos tiempos de implantación
No solucionan el problema
No son sustentables en lo financiero, ambiental y social.
Un sistema de transporte urbano exitoso… Genera bajos costos y tiempos de viaje Permite acceso equitativo a las oportunidades de la vida urbana (servicios sociales, educación, salud, recreación) Proporciona soporte adecuado a la forma, tamaño y densidad deseada de la ciudad-región Contribuye al mejoramiento de la calidad de aire y el ambiente urbano, y la reducción de gases efecto invernadero Londres, Inglaterra Fotos: DHG Junio 2005
Mejores Combustibles Gasolinas • Reducción nivel de azufre • Reducción del volumen de BENCENO (alta toxicidad) • Reducción promedio de OLEFINAS • Reducción en aromáticos
Mejora eficiencia de convertidores catalíticos
Reducción emisiones de tóxicos de ALTA PELIGROSIDAD
Reducción de NOx en autos
Diesel Mantener el nivel de azufre existente desde 2011
Reducción de emisiones de Partículas de todo el parque de vehículos diesel
Permite uso de dispositivo de alta eficiencia en reducción de emisiones de Material Particulado y gases en buses y camiones
Cuenca Atmosférica Se reconoce como un espacio geográfico delimitado por elevaciones montañosas u otros atributos naturales con características meteorológicas y climáticas afines donde la calidad del aire a nivel estacional está influenciada por las fuentes de emisión antropogénicas y naturales al interior de la misma y por concentraciones de fondo que llegan a la cuenca
Capacidad de asimilación de ecosistemas Es un estimado cuantitativo de la exposición (nivel de concentración o depositación atmosférica) a uno o más contaminantes bajo la cual no suceden efectos dañinos significativos en elementos sensitivos específicos del ambiente o en la estructura o función del ecosistema de acuerdo al conocimiento presente. Con base a lo anterior se requiere de conocer la calidad del aire en una región (concentraciones ambientales) y esto se puede lograr mediante el empleo de modelos de calidad del aire que puedan simular regiones amplias que el monitoreo atmosférico no puede abarcar. Así mismo los modelos de calidad del aire pueden calcular la depositación que servirá de base para la identificación de la cuenca y con ello también la capacidad de carga de la misma.
Índices de Capacidad de Cuenca Los índices para determinar la capacidad de la cuenca se relacionan a la protección de la salud (exposición potencial, severidad, extensión e índice de peligrosidad) y protección a cultivos (AOT40). Para protección a ecosistemas se requiere adicionalmente de obtener la capacidad de asimilación para azufre (S) y nitrógeno (N) (acidificación y eutrofización) de los diferentes tipos de ecosistemas presentes dentro de la cuenca atmosférica a estudiar