Calidad del aire
Introducción.
¿Qué es la calidad del aire?
El aire que respiramos todos los días, está conformado principalmente por nitrógeno y oxígeno, y en pequeñas porciones por vapor de agua y dióxido de carbono. Sin embargo, diversas actividades humanas como el uso masivo del transporte viejo e ineficiente, ocasionan la emisión a la atmósfera de gases, polvos, humos y especialmente partículas que alteran su composición y que además tienen serios impactos en el ambiente y en la salud de las personas. De esta manera podemos definir a la calidad del aire como la concentración de contaminantes presentes en mayor o menor medida en la atmosfera.
¿Cómo se mide?
Se establecen índices de calidad del aire que proporcionan valores indicativos del estado de la atmósfera respecto a un contaminante en particular o a un conjunto de ellos. Los índices de calidad del aire se suelen expresar en categorías a partir de los posibles valores de concentración medidos, o pronosticados por un modelo, de un contaminante en concreto, o de un conjunto de ellos. El AQI usa una regla que va de 0 a 500. Cuanto más alto es el valor, mayor es la contaminación del aire y más perjudicial es para la salud. Se divide en seis tramos y cada uno está representado por un color, un nivel para la salud y el índice de la calidad del aire:
Verde: Buena para la salud (AQI de 0 a 50) Amarillo: Moderada (AQI de 51 a 100) Naranja: Dañina a la salud para grupos sensibles (AQI de 101 a 150) Rojo: Dañina a la salud (AQI 151 a 200) Morado: Muy dañina a la salud (AQI 201 a 300) Marrón: Peligrosa (AQI superior a 300) 
¿Cuáles son los principales contaminantes del aire?
Los principales contaminantes en el aire han sido creados principalmente por la actividad económica humana, la concentración de estas sustancias es altamente nociva para la salud del ser humano.
Monóxido de carbono (CO): En general no suele encontrarse en concentraciones lo bastante altas como para causar envenenamiento rápidamente. Sin embargo, las estufas que queman combustible (leña, gas, carbón) son muy peligrosas si no tienen una adecuada instalación que permita una salida de aire.
Óxidos de Nitrógeno (NO, NO2, NOx): Mezcla de óxido nítrico y dióxido de nitrógeno. A pesar de que es producido en grandes cantidades por la actividad humana, se oxida (disuelve por intervención del oxígeno) en la atmósfera.
Dióxido de azufre (SO2): Se ha descubierto una relación entre afecciones respiratorias en humanos y la concentración de dióxido de azufre en el aire. Además, es el principal causante de la lluvia ácida, que afecta el ecosistema en su totalidad, contaminando suelos y superficies de agua.
Clorofluorocarbono (CFC): Eran muy habituales en la fabricación de aerosoles, aunque ahora ha disminuido su uso por sus drásticos efectos negativos en el ambiente
¿Qué es la troposfera?
La troposfera es la capa más baja de la atmósfera de la Tierra, en esta capa se encuentra el aire que respiramos y la vida como la conocemos. Comienza a nivel del suelo y sube a una altura de 7 a 20 kilómetros sobre el nivel del mar. Aquí se encuentra la a mayor parte de la masa de la atmósfera, donde el aire es más caliente en la parte inferior de la troposfera cerca del nivel del suelo y más arriba, el aire se enfría. La presión y la densidad del aire también son menores en elevadas altitudes.
¿Cómo se genera el oxígeno en la troposfera?
El oxígeno que respiramos es generado por la vegetación terrestre pero el 90% del oxígeno es generado en los mares a través de las algas marinas que son organismos de pequeño tamaño que denominados fitoplancton. Este oxígeno proviene del desecho del metabolismo del fitoplancton, que al igual que el resto de las plantas realizan el proceso de fotosíntesis donde absorben dióxido de carbono de la atmósfera y lo convierten en materia orgánica para expulsar el oxígeno al exterior.
Antecedentes
La OMS estima que la contaminación atmosférica exterior en 2012 se produjo 3,7 millones de muertes a causa de fuentes urbanas y rurales en todo el mundo.
La Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos establece que toda persona tiene derecho a un medio ambiente sano para su desarrollo y bienestar. La Ley General de Salud contempla que es materia de salubridad general la prevención y el control de los efectos nocivos de los factores ambientales en la salud del hombre.
Los contaminantes del aire tienen distinto potencial para producir daños sobre la salud humana, dependiendo del tipo de contaminante, de las propiedades físicas y químicas de sus componentes, la frecuencia, duración de exposición y su concentración, entre otros factores. De manera genérica se establece que la capacidad de un contaminante para producir un efecto en la salud depende fundamentalmente de dos factores: 1) la magnitud de la exposición y 2) la vulnerabilidad de las personas expuestas. La magnitud de la exposición está en función de la concentración del contaminante en la atmósfera, de la duración de la exposición y de su frecuencia. La vulnerabilidad de las personas expuestas es significativamente diferente, algunos grupos de población son más sensibles o vulnerables que otros a la contaminación del aire, que obedece a factores intrínsecos, como la genética, etnia, género y edad; y a factores adquiridos como las condiciones médicas, acceso a los servicios de salud y nutrición. Los efectos en la salud pueden clasificarse en efectos agudos y, efectos crónicos sin la inclusión de cáncer y efectos cancerígenos.
Según las últimas estimaciones de la OMS sobre la carga mundial de morbilidad, la contaminación del aire exterior e interior provoca unos siete millones de defunciones prematuras. Esto representa actualmente uno de los mayores riesgos sanitarios mundiales, comparable a los riesgos relacionados con el tabaco, y superado únicamente por los riesgos sanitarios relacionados con la hipertensión y la nutrición. La OMS estima que un 80% de las defunciones prematuras relacionadas con la contaminación del aire exterior se deben a cardiopatía isquémica y accidente cerebrovascular, mientras que un 14% se deben a neumopatía obstructiva crónica o infección aguda de las vías respiratorias inferiores, y un 6% a cáncer de pulmón.
Una evaluación de 2013 realizada por la Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer de la OMS determinó que la contaminación del aire exterior es carcinógena para el ser humano, y que las partículas del aire contaminado están estrechamente relacionadas con la creciente incidencia del cáncer, especialmente el cáncer de pulmón. También se ha observado una relación entre la contaminación del aire exterior y el aumento del cáncer de vías urinarias y vejiga (Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios, 2017).
Comisión Federal para la Protección contra Riesgos Sanitarios. (2017, 31 diciembre). Antecedentes (aire ambiente). Gobierno de México. https://www.gob.mx/cofepris/acciones-y-programas/antecedentes-aire-ambiente
Datos, procedimietos, análisis y resultados
- Los datos presentados en este analisis fueron obtenidos de gracias a la RED UNIVERSITARIA DE OBSERVATORIOS ATMOSFERICOS datos que comprenden la region de Hermosillo Sonora en las fechas 1 Noviembre de 2020 a 30 de Noviembre de 2020. Datos recogidos con intervalos de 1 hora.
Fuente: https://www.ruoa.unam.mx/index.php?page=estaciones&st=erno&id=6
library(pacman)
p_load("readxl", "prettydoc", "tidyverse", "DT")
calidadaire <- read_excel("calidadaire.xlsx",
col_types = c("date", "numeric", "numeric",
"numeric"))Datos gráficas y cantidades.
- Ozono
plot(calidadaire$Time, calidadaire$O3, title(main='O3 ppb'), xlab = "Días", ylab = "Ozono (O3)")
rectaO3 <- lm(calidadaire$O3 ~ calidadaire$Time)
abline(rectaO3, col='blue', lwd='2')
Segun la gráfica en los datos generales del mes de Noviembre, en base al ozono (O3), podemos ver como este gas se ha estado reduciendo (levemente) mientras avanzaban los días, esto se ve gracias a la linea graficada.
Visualizando los datos en números, tenemos:
##
## Call:
## lm(formula = calidadaire$O3 ~ calidadaire$Time)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -97.458 -10.887 -3.185 11.017 39.077
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) 1.998e+03 1.127e+03 1.772 0.0768 .
## calidadaire$Time -1.232e-06 7.021e-07 -1.755 0.0797 .
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 14.1 on 718 degrees of freedom
## (1 observation deleted due to missingness)
## Multiple R-squared: 0.004272, Adjusted R-squared: 0.002885
## F-statistic: 3.081 on 1 and 718 DF, p-value: 0.07966Donde \[y= -1.232e-06x + 1.998e+03\]
La disminución del ozono en el aire de hermosillo fue a razon de 1.232e-06ppb por hora, este valor lo obtenenmos con la ecuación de la recta.
Dioxido de Azufre.
plot(calidadaire$Time, calidadaire$SO2, title(main='SO2 ppb'), xlab = "Días", ylab = "Dioxido de azufre (SO2)")
rectaSO2 <- lm(calidadaire$SO2 ~ calidadaire$Time)
abline(rectaSO2, col='blue', lwd='2')
El Dioxido de Azufre a diferencia del ozono, incrementa conforme pasan los días del mes de Noviembre. Se ve en los datos como en los días del 4 al 12 y del 20 al 27, hay una baja de este componente en el aire de hermosillo, este compuesto se produce en su mayoría por la combustion de productos petroleros, por lo que podemos decir que en esos días no hubo mucho movimiento vehicular en comparación a otros días.
Visualizando los datos en números, tenemos:
##
## Call:
## lm(formula = calidadaire$SO2 ~ calidadaire$Time)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -0.26479 -0.10279 -0.00567 0.06709 0.76872
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) -8.089e+01 1.151e+01 -7.026 4.93e-12 ***
## calidadaire$Time 5.064e-08 7.171e-09 7.062 3.90e-12 ***
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 0.144 on 718 degrees of freedom
## (1 observation deleted due to missingness)
## Multiple R-squared: 0.06494, Adjusted R-squared: 0.06364
## F-statistic: 49.87 on 1 and 718 DF, p-value: 3.895e-12Donde \[y=5.064e-08x - 8.089e+01\]
El incremento que tiene este componente en el aire de Hermosillo es de 5.064e-08ppb por hora según la ecuación de la recta obtenida.
Partículas inhalables.
plot(calidadaire$Time, calidadaire$PM10, title(main='PM10 microgr/m3'), xlab = "Días", ylab = "Partículas inhalables (PM10)")
rectaPM10 <- lm(calidadaire$PM10 ~ calidadaire$Time)
abline(rectaPM10, col='blue', lwd='2')
Se puede ver en la grafica que este tipo de particulas, incrementaron en el mes de Noviembre, estas partículas se crean o producen por procesos mecanicos o de evaporación teniendo a los procesos industriales o del tráfico como principales productores. Por lo anterior, se intuye que aumento el movimiento vehicular en hermosillo conforme el mes de noviembre llegaba a su fin.
Visualizando los datos en números, tenemos:
##
## Call:
## lm(formula = calidadaire$PM10 ~ calidadaire$Time)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -62.708 -24.025 -6.048 17.793 194.560
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) -7.157e+03 2.663e+03 -2.687 0.00737 **
## calidadaire$Time 4.493e-06 1.659e-06 2.708 0.00692 **
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 33.31 on 718 degrees of freedom
## (1 observation deleted due to missingness)
## Multiple R-squared: 0.01011, Adjusted R-squared: 0.008734
## F-statistic: 7.335 on 1 and 718 DF, p-value: 0.006923Donde \[y= 4.493e-06x - 7.157e+03\]
- Según la ecuación obtenida, estas partículas incrementan a razon de 4.493e-06 microgramos por metro cúbico.
Correlación
- Con esta gráfica pareciera que el Dioxido de Azufre aumenta, las partículas inhalables también lo hicieran.
- Para ver si hay alguna relación:
## calidadaire.SO2 calidadaire.PM10
## calidadaire.SO2 1 NA
## calidadaire.PM10 NA 1- Con esto podemos visualizar de mejor manera que lo que especulacmos con la relaciones entre SO2 y las PM10, era incorrecto.