CARACTERIZACIÓN DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS
TAREA 2: CALCULAR ÍNDICE DE CALIDAD DEL AIRE
PRESENTADO POR: DAVID ALEJANDRO CORDOBA AZAIN COD JOSE MANUEL ARGOTY URBANO COD:1113679873 LIZETH NOGERA GRUPO 358039_10
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA INGENIERIA AMBIENTAL CEAD PASTO NARIÑO MARZO DE 2017
TAREA 2: CALCULAR ÍNDICE DE CALIDAD DEL AIRE De DAVID ALEJANDRO CORDOBA AZAIN
1. Buscar en google earth o maps dónde está la estación del parque Simón Bolívar (cerca del centro de alto rendimiento en Bogotá). Deben señalar la ubicación de la estación en ese mapa y tomar una impresión de pantalla. También hay documentos de la red de monitoreo de calidad del aire de Bogotá que describen las estaciones, y dan las coordenadas geográficas.
Grafica 1. 1. Mapa ubicación Estación Parque Simón Bolívar
E S T A C I ON ON P A R Q UE UE S IMON IM ON B OL IV A R
Grafica 2. Vista aérea de la estación
Estaci ón
Latitud
Longitud
P. 4°39'30.48 74°5'2.28" Simón "N W Bolívar
Altitu d 2577 m
Tipo de zona
Localid ad
Direcci ón
Barrios Unidos
Calle 63 Urban a # 59A06
Tipo de estaci ón De fondo
Tabla 1. Localización geográfica de la Estación Parque Simón Bolivar
La descripción detallada de los datos, es ir a la hoja de Excel para ver el periodo temporal de las mediciones, los contaminantes y decir las demás variables que monitorea la estación. Otras Variables medidas por la ESB
velocidad del viento m/s Dirección del viento en grados T° en °C Humedad en % Lluvia en mm Radiación Solar en w/m2
Deben escoger uno, y mirar en la resolución 610 de 2010 cuáles son los límites de exposición (horaria, diaria o anual). NO2 : CONTAMINANTE NO2 Nivel Máximo Permisible (µg/m3)
Tiempo de Exposición
100 150 200
ANUAL 24 HORAS 1HORA
Tabla 2. Valores límite permisible para NO2
OZONO:
CONTAMINANTE O3 Nivel Máximo Permisible (ppm)
Tiempo de Exposición
120 80
1 hora 8 horas
Tabla 3. Valores límite permisible para O3 OZONO
Caracterización de los datos de NO2 , O3 Y PM10 obtenidos en la Estación Simón Bolívar, Bogotá D.C., durante el período 01/01/2012 (01:00 horas)-16/05/2013 (24 horas).
NO2 : Estación PSB
NO2
Datos nulos Datos totales Validos % Datos validos
2107 12048 9941 82.5%
Número de datos menores a límite horario resolución Número de datos mayores a límite horario resolución Número de datos iguales a límite horario resolución Máximo Mínimo
0 0 0 63.28 0.001
Tabla 4. Resumen detallado de los datos del contaminante NO 2
OZONO: Como los datos en la resolución 610 de 2010 está en microgramos , buscamos el factor para convertir a ppb y nos da 2:1, así = 60 ppb
/
ESTACIÓN SIMON BOLIVAR
ozono
Datos nulos
1256
Datos totales
12050
Validos
10794
% de Datos validos
89,6
Datos menores a 60 ppb
8924
Datos mayores a 60 ppb
658
Datos igual a 60 ppb
0
Valor máximo
81,84
Valor mínimo
0,01
Tabla 5. Resumen detallado de los datos del contaminante OZONO
4. Análisis de la información: Con los datos de concentración promedio diario del 30 de enero al 05 de febrero de 2012 y del 04 al 10 de febrero de 2013.
Para esto, se realizó el promedio diario con los datos de la tabla general, para la concentración de PM10 , NO2 y ozono en los periodos de tiempo establecidos: NO2: Fecha 30/01/2012 31/01/2012 01/02/2012 02/02/2012 03/02/2012 04/02/2012 05/02/2012
lunes martes miércoles jueves viernes sábado domingo
promedio dia (ppb) sin datos 12,30 12,93 18,55 7,93 7,66 6,83
04/02/2013 lunes 05/02/2013 martes 06/02/2013 miércoles 07/02/2013 jueves 08/02/2013 viernes 09/02/2013 sábado 10/02/2013 domingo Tabla 6. Datos de concentración promedio diaria de NO 2
12,80 10,75 9,40 9,90 12,03 8,98 9,99
OZONO O3:
Fecha 30/01/2012 31/01/2012 01/02/2012 02/02/2012 03/02/2012 04/02/2012 05/02/2012
lunes martes miércoles jueves viernes sábado domingo
promedio dia (ppb) sin datos 14.5 12.6 13.2 11.6 16.8 12.9
04/02/2013 lunes 05/02/2013 martes 06/02/2013 miércoles 07/02/2013 jueves 08/02/2013 viernes 09/02/2013 sábado 10/02/2013 domingo Tabla 7. Datos de concentración promedio diaria de OZONO
12,3 12.3 16 15 10.01 12.1 14.5
El resultado de las tablas 7 , 8 y 9 se puede observar en las siguientes graficas respectivamente.
Grafica 3. Análisis comparativo de Concentración de NO 2 2012-2013
concentración promedio diario( ppb)de ozono del 30 de enero al 05 de febrero de 2012 y del 04 al 10 de febrero de 2013 70 60 b p p n ó i c a r a t n e s n o c
50 40
concentreación 2012
30 concentreación 2013 20
14.5
16.8 12.6
13.2
11.6
12.9
10
limite de exposición en una hora ppb, resoluccion 610 de 2010
0
Axis Title
Grafica 4. Análisis comparativo de Concentración de O 3 2012-2013
En la gráfica se puede observar que en el transcurso del tiempo que se llevó a cabo el monitoreo, el valor de la concentración de _NO2 en el aire no llega nunca al valor máximo permitido por la legislación Colombiana. Incluso en todo el tiempo de monitoreo, el valor máximo encontrado fue de 63.26 ppb, que no llega a ser el 505 de la concentración permitida por hora en la ley. Sin embargo, es de notar que el día jueves 02/02/2012, la concentración del contaminante es prácticamente el doble de la concentración del día jueves del año siguiente (07/02/2013), donde para conocer a ciencia cierta lo sucedido en la atmosfera, habría que revisar variables como la velocidad del viento, la humedad, la temperatura y la pluviosidad de ese día. Podemos observas que la concentración de ozono (o3) durante los primeros meses de los años 2012 y 2013 ha sido relativamente bueno debido a que los resultados de la estación de monitoreo muestran que no sobrepasa el nivel máximo permisible, además los días en que más se generó este contaminante son los días miércoles y sábado.
5. Realizar de forma grupal el cálculo del Índice de calidad diario: del 30 de enero al 05 de febrero de 2012 y del 04 al 10 de febrero de 2013. Posteriormente, obtener el ICA global aplicando la metodología de EPA. Para la realización de este punto se tiene en cuenta que:
Grafica 5-. Ecuaciones para el cálculo del ICA y clasificación.
Inicialmente, se calcula el ICA diario para el contaminante NO 2,O3 Y PM10 en los periodos de tiempo concernientes a 30 de enero al 05 de febrero de 2012 y del 04 al 10 de febrero de 2013, habiendo uso de la ecuación presentada en la gráfica 6. Entonces, para nuestros dato se tiene:
promedio dia (ppb)
Fecha 30/01/2012 31/01/2012 01/02/2012 02/02/2012 03/02/2012 04/02/2012 05/02/2012 04/02/2013
lunes martes miércoles jueves viernes sábado domingo
promedio dia (ppm)
BPHI
BPLO
IHI
ILO
ICA
sin datos
-
-
-
-
-
-
12,30
0,0123
0,053
0
50
0
11,6
12,93 18,55
0,0129 0,0185
0,053 0,053
0 0
50 50
0 0
12,2 17,5
7,93 7,66
0,0079 0,0077
0,053 0,053
0 0
50 50
0 0
7,5 7,2
6,83
0,0068
0,053
0
50
0
6,4
12,80
0,0128
0,053
0
50
0
12,1
05/02/2013 martes 06/02/2013 miércoles 07/02/2013 jueves 08/02/2013 viernes
10,75 9,40
0,0108 0,0094
0,053 0,053
0 0
50 50
0 0
10,1 8,9
9,90 12,03
0,0099 0,0120
0,053 0,053
0 0
50 50
0 0
9,3 11,3
09/02/2013 sábado 10/02/2013 domingo
8,98 9,99
0,0090 0,0100
0,053 0,053
0 0
50 50
0 0
8,5 9,4
lunes
CLASIFICACIÓN
BUENA BUENA BUENA BUENA BUENA BUENA
BUENA BUENA BUENA BUENA BUENA BUENA BUENA
Tabla 8. Cálculo de ICA diario para contaminante NO 2 cálculos en hoja de Excel adjunta….
Para el OZONO: ICA Fecha 30/01/2012 31/01/2012 01/02/2012 02/02/2012 03/02/2012 04/02/2012 05/02/2012
lunes martes miércoles jueves viernes sábado domingo
promedio dia (ppb) sin datos 14.5 12.6 13.2 11.6 16.8 12.9
04/02/2013 lunes 12,3 05/02/2013 martes 12.3 06/02/2013 miércoles 16 07/02/2013 jueves 15 08/02/2013 viernes 10.01 09/02/2013 sábado 12.1 10/02/2013 domingo 14.5 Tabla 9. Cálculo de ICA diario para contaminante O 3, ozono.
CALCULOS PARA EL OZONO …
Para el año 2012
Lunes 30 de enero: no data Martes 31de enero :14.1 ppb = 0.0141 ppm
CLASIFICACIÓN
11.95 10.17 11.19 9.83 14.4 14.24
BUENA BUENA BUENA BUENA BUENA BUENA
10.423 10.423 13.56 12.71 8.47 10.25 12.29
BUENA BUENA BUENA BUENA BUENA BUENA BUENA
Tenemos que: ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.0141ppm
= −− ∗( − )+ − 00 ∗ 0.0141− 0 + 0 = 0.50059− ∗ 0.0141 = 0.50059 = 11.95 AQI=13
Miércoles 1de febrero :12.6 ppb= 0,012ppm
ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.012ppm
= −− ∗( − )+ − 0 0 ∗ 0.012− 0 + 0 = 0.50059− ∗ 0.012 = 0.50059 = 10.17 AQI=11
Jueves2 de febrero :13.2 ppb= 0,0132ppm
ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.0132ppm
= −− ∗( − )+ − 00 ∗ 0.0132− 0 + 0 = 0.50059− ∗ 0.0132 = 0.50059 = 11.19 AQI=12
Viernes 3 de febrero :11.6 ppb= 0,0116ppm
ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.0116ppm
= −− ∗( − )+ − 00 ∗ 0.0116− 0 + 0 = 0.50059− ∗ 0.0116 = 0.50059 =9.83 ppm AQI=11
Sábado 4 de febrero :16.8 ppb= 0,0168ppm
ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.0168ppm
= −− ∗( − )+ − 00 ∗ 0.0168− 0 + 0 = 0.50059−
∗0.0168 = 0.50059 =14.4 AQI=15
Domingo 5 de febrero :16.8 ppb= 0,0168ppm
ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.0168ppm
= −− ∗( − )+ − 00 ∗ 0.0168− 0 + 0 = 0.50059− ∗0.0168 = 0.50059 =14.24 AQI=13
Para el año 2013 Lunes 4 de febrero:12.3 ppb = 0.0123 ppm
Tenemos que: ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.0123ppm
= −− ∗( − )+ − 00 ∗ 0.0123− 0 + 0 = 0.50059− ∗ 0.0123 = 0.50059 = 10.423
AQI=11 Martes 5 de febrero:12.3 ppb = 0.0123 ppm
Tenemos que: ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.0123ppm
= −− ∗( − )+ − 00 ∗ 0.0141− 0 + 0 = 0.50059− ∗0.0123 = 0.50059 = 10.423 AQI=11
Miércoles 6 de febrero :16 ppb= 0,016ppm
ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.016ppm
= −− ∗( − )+ − 0 0 ∗ 0.012− 0 + 0 = 0.50059− ∗0.012 = 0.50059 = 13.56 AQI=15
Jueves 7 de febrero :15 ppb= 0,015ppm
ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm
BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.015ppm
= −− ∗( − )+ − 00 ∗ 0.0132− 0 + 0 = 0.50059− ∗ 0.015 = 0.50059 = 12.71 AQI= 14
Viernes 8 de febrero :10.01 ppb= 0,010ppm
ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.010ppm
= −− ∗( − )+ − 0 0 ∗ 0.016− 0 + 0 = 0.50059− ∗0.010 = 0.50059 =8.47 ppm AQI=9
Sábado 9 de febrero :12.1 ppb= 0,0121ppm
ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.0121ppm
= −− ∗( − )+ − 00 ∗ 0.0168− 0 + 0 = 0.50059− ∗ 0.0121 = 0.50059 =10.25 AQI=11
Domingo 10 de febrero:14.5 ppb= 0,0145ppm
ICA = ? ILo = 0 ppm IHi = 50 ppm BPLo = 0 BPHi = 0.059ppm Ci = 0.0145ppm
= −− ∗( − )+ − 00 ∗ 0.0168− 0 + 0 = 0.50059− ∗ 0.0145 = 0.50059 =12.29 AQI=13
Con el resultado obtenido, se puede observar que la calidad del aire es aceptable, sin embargo, algunos contaminantes pueden generar problemas moderados de salud para un número muy reducido de personas. Por ejemplo, las personas que son excepcionalmente sensibles al ozono pueden experimentar síntomas respiratorios. En el caso de NO2 las personas con asma y otras enfermedades respiratorias, en su mayoría niños, son los más afectados y en riesgo por la presencia de este contaminante. Adicionalmente, se puede comprobar el cálculo realizado con el AQI calculator de la EPA; así:
Grafica 6. Calculo de Ica con aplicación AQI calculator
Calculo de ICA global aplicando la metodología de EPA Para el cálculo del ICA global, la concentración de cada contaminante se convierte en un subíndice, que se expresa como función de la relación de concentración (q) de contaminantes a una concentración estándar (q s), así:
=
Donde AQI = es el subíndice del respectivo contaminante
= coeficiente de escala igual a 500 (Kyrkilis et al., 2007). En este caso se va a trabajar con ρ= 2.5, con el fin de tener un caso intermedio entre los dos extremos:
=∑ Para los valores correspondientes a las semanas de 30 de enero al 05 de febrero de 2012 y la semana del 04al 10 de febrero del 2013, se obtienen los siguientes valores calculados de ICA global para cada año respectivamente), aplicando la formula vista anteriormente: NO2:
Fecha 30/01/2012 31/01/2012 01/02/2012 02/02/2012 03/02/2012 04/02/2012 05/02/2012
lunes martes miércoles jueves viernes sábado domingo
04/02/2013 05/02/2013 06/02/2013 07/02/2013 08/02/2013 09/02/2013 10/02/2013
lunes martes miércoles jueves viernes sábado domingo I (2012) I (2013) Tabla 10. Cálculo de ICA global para los años 2012 y
ICA 11,6 12,2 17,5 7,5 7,2 6,4 12,1 10,1 8,9 9,3 11,3 8,5 9,4
(ICA)^ρ
459,1 519,3 1280,3 153,1 140,3 105,5 506,5 327,6 234,0 266,4 433,5 209,0 273,0 23,4 21,9
2013
OZONO:
- Con los valores de ICA calculados, utilice la siguiente fórmula para obtener el índice global. Asumir ρ = 2.5 Calculo del Ip , índice global año 2012
ρ = 2.5
=13. +11. +12. +11. +15. +13.. =3391.55. =25.83
Calculo del Ip , índice global año 2013
ρ = 2.5
=11. +11.+15. +14. +9. +11. +13.. =3661.05. =26.63 Ahora, para el cálculo del índice de Calidad del aire Global para todos los contaminantes, en los años 2012 y 2013, aplicando la misma ecuación para I, se tiene:
Contaminante
ICA
CATEGORÍA
Contaminante
PM10
CATEGORÍA
PM10
CO OZONO
25.83 Buena
NO2
23.4
32,53
CO
Buena
SO2 Índice global
ICA
Buena
Tabla 11. Cálculo de ICA global del aire 2012
OZONO
26.63 Buena
NO2
21.9
Buena
SO2 Índice global
32.24 Buena
Tabla 12. Cálculo de ICA global del aire 2013
Cálculo de ICA global del aire 2012
=25.83. +23.4.. =3390.87+2648.74. =32,53 Cálculo de ICA global del aire 2013
=26.63. +21.9.. =3659.55+2244.45. =32.24 Las conclusiones que se pueden sacar de estos resultados son:
Con esta actividad del análisis de resultados de los contaminantes analizados de los datos obtenidos por la red de monitoreo localizada en el Parque Simón Bolívar, se determina que la calidad del aire del sector que monitorea esta estación es favorable.
En Colombia todavía cuenta con retos importantes en temas ambientales; si bien se han implementados medidas para tener un control y un seguimiento más efectivo, la autoridades ambientales y los entes de control tienen falencias frenan las medidas ambientales.
BIBLIOGRAFIA
http://ambientebogota.gov.co/web/sda/estaciones-rmcab file:///C:/Users/nickma/Downloads/11.%20SDA%20%20RED%20DE%20MONITOREO%20DE%20CALIDAD%20DEL%20AIRE%2 0DE%20BOGOTA.pdf http://www.metropol.gov.co/CalidadAire/lsdocCalidadAire/Fundamentos de contaminacion del aire.pdf
Kyrkilis G, Chaloulakou A, Kassomenos P. (2007). Development of an aggregate Air Quality Index for an urban Mediterranean agglomeration: Relation to potential health effects. Environment International, 33 (5): 670 –676
