Proyecto final : Impacto ambiental de la urbanización

Equipo #3

5/12/2020

Introducción

A lo largo de los años la población en México a aumentado de manera significativa (poco más de 13 millones en los últimos años) , así como el número de ciudades y localidades dentro del territorio nacional. Esto ha provocado que con el tiempo, se han estado presentando o intensifcando una cantidad considerable de problemas ambientales , debido al aumento en la demanda de los servivicios y recursos por parte de la población y de los residuos generados por su consumo; entre las principales problemáticas estan asociadas a la urbanización estan:

  • 1 Estrés hídrico

  • 2 Aguas residuales

  • 3 Residuos solidos

  • 4 Cambios en el uso del suelo

  • 5 Desastres

  • 6 Contaminación atmosférica y cambio climático

Estrés hidríco

Una forma de entender estos fenomenos y cuantifcarlos es mediante el uso de los indicadores ambientales , los cuales son una medida directa o indirecta de la calidad ambiental que se puede usar para evaluar el estado y las tendencias en la capacidad del medio ambiente para apoyar la salud humana y ecológica. Ejemplos:

  • 1 Dotación de agua
  • 2 Tratamiento de AR
  • 3 Residuos sólidos
  • 4 Contaminación atmosferica

Método

Se determinará correlación existente entre el cambio en la población urbana , y el cambio de las emisiones anuales de CO2 con respecto al tiempo , y de que forma estas mismas se encuentran relacionadas unas con otras. Para ello, se hará uso de :

  • Regresión líneal

  • Gráficos de dispersión

  • Gráficos animados

Investigación teórica

¿Qué es una ciudad?

Una ciudad es el nombre que reciben los asentamientos urbanos de la población humana de una nación, es decir, los espacios urbanos densamente poblados y artificialmente modificados para albergar comunidades humanas, dotadas a su vez de funciones y atribuciones tanto políticas, económicas y administrativas.

Ciudad

¿Cómo sucede, se mide y se planea el crecimiento urbano?

La organización de un sistema urbano está basada en la especialización en dos niveles. El primero corresponde a aquel que se da en las zonas urbanas donde hay una especialización en la función interurbana, que permite hablar de la existencia de ciudades industriales, de servicios, etc. El segundo nivel corresponde a la especialización que se da en la función intraurbana, en cuanto a que sus habitantes se concentren en ocupaciones particulares.

las posibilidades de la planificación para superar las condiciones de inequidad espacial. Busca establecer si la planificación de base normativa (que regula la ocupación y uso del suelo urbano) es efectiva para atenuar las desigualdades socio-espaciales presentes en el crecimiento urbano. El caso de estudio es una ciudad intermedia de Argentina (Córdoba), que en la década de los noventa orientó la política urbana hacia el mejoramiento de la competitividad y la productividad y ha receptado inversiones que impulsaron transformaciones significativas en la estructura urbana existente (particularmente el sector inmobiliario con la materialización de urbanizaciones cerradas en la periferia). El impacto de los procesos de globalización en el espacio urbano y la orientación de la política urbana en este periodo, plantean interrogantes en relación con las posibilidades de llevar a cabo una planificación que logre condiciones de equidad y eficiencia con el patrón actual de crecimiento urbano.

¿Cuáles son los principales impactos ambientales de las ciudades?

Los problemas ambientales suelen afectar más a las áreas urbanas , a continuación se muestran las principales problematicas asociadas:

    1. Falta de zonas verdes
    1. Contaminación acústica
    1. Contaminación visual
    1. Acumulación de basura y de aguas residuales
    1. Congestión de tráfico

No obstante la gravedad de estos hechos, las ciudades y áreas urbanas se ven expuestas a otros problemas ambientales. Como casi siempre, en nuestra mano está tomar medidas para revertir, en la medida de lo posible, su impacto sobre nuestro entorno más inmediato.

Acumulación de basura

¿Qué impactos tiene a la salud las ciudades?

Las tres vías principales por las que el entorno urbano incide en la salud humana son:

  • 1. Los cambios sociales asociados a la urbanizaciónn y el modo en que esos cambios influyen en los riesgos comportamentales para la salud: El urbanismo propicia numerosos cambios en el comportamiento humano que afectan al riesgo de padecer enfermedades.

  • 2. Los riesgos microbiológicos y de toxicidad que encierra el entorno físico urbano: En las grandes ciudades de los países menos adelantados, a los tradicionales problemas de salud asociados a los ambientes de pobreza, particularmente las infecciones respiratorias e intestinales, se suman los provocados por unas viviendas en malas condiciones y por la industrialización no regulada.

  • 3. Impacto medioambiental en gran escala de las poblaciones urbanas modernas

¿Que es una ciudad sostenible, ciudad sana?

Una ciudad sostenible se entiende como aquella que ofrece una alta calidad de vida a sus habitantes, que reduce sus impactos sobre el medio natural y que cuenta con un gobierno local con capacidad fiscal y administrativo para mantener su crecimiento económico y para llevar a cabo sus funciones urbanas con una amplia participación

Ciudad sostenible

Resultados y discusión (Análisis de datos)

Carpeta de trabajo y paquetes

setwd("~/proyectoEA")
library (pacman)
p_load("DT","readr","ggplot2","tidyverse","gganimate","gifski")

Datos

% de Población urbana-rural en México (1900-2010)

Para comprender mejor como es que en México a lo largo del tiempo a incrementando la urbanización, se presenta la siguiente tabla y gráfica que muestran tanto como ha ido variando la población que vive en asentamientos rurales y urbanos en el territorio nacional (expresado en porcentaje) , a lo largo de los años de 1900 a 2010:

  • Tabla 1 Porcentaje de población urbana y rural en México (1900-2010)
pur <- read.csv("pur.csv")
datatable(pur)

Nota: Como se observa el aumento de la población urbana se ha ido acrecentando con el paso del tiempo de manera considerable Recuperado de : “Población, crisis y perspectivas demográficas en México”,Menkes, C., & Hérnandez, H, 2005, 1.a ed. , Vol. 1, ed. SOMEDE.

  • Gráfico (Aumento de la población rural y urbana en México en función del tiempo)

Definir variables:

z <- pur$PPU # porcentaje de poblacion urbana
f <- pur$Periodo # Fecha
dfz <- data.frame(f,z)
w <- pur$PPR #porcentaje de poblacion rural
dfr <-data.frame(f,w)
#Gráfico de porcentaje de poblacion urbana por año
mlu <- lm(z~f)
gu1 <- plot(f,z,col='red',xlab='Fecha',ylab='Porcentaje de población urbana',lwd=2.2,main='Porcentaje de poblacion urbana por año')
gu1
## NULL
abline(mlu,col='blue',lwd=0.5)

Fig.1 .- Aumento en la polación urbana por año en el periódo de 1900-2010

#Gráfico de porcentaje de poblacion rural por año
mlr <- lm(w~f)
gr1 <- plot(f,w,col='red',xlab='Fecha',ylab='Porcentaje de población rural',lwd=2.2,main='Porcentaje de poblacion rural por año')

gr1
## NULL
abline(mlr,col='blue',lwd=0.5)

Fig.2 .- Aumento en la polación rural por año en el periódo de 1900 a 2010

  • Como se observa en ambos gráficos , en el caso de la población urbana en México ha ido creciendo a lo largo del tiempo , caso contrario de la población rural , la cual cada vez es mucho menor , y es de suponerse , debido a que puede deberse a una cuestion de gusto o necesidad de parte de las personas para poder sobrevivir en alguna de las 2 zonas.*

Correlación

summary(mlr) #Poblacion rural
## 
## Call:
## lm(formula = w ~ f)
## 
## Residuals:
##     Min      1Q  Median      3Q     Max 
## -8.1310 -1.6290 -0.3621  1.7383  7.3667 
## 
## Coefficients:
##               Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)    
## (Intercept) 1123.30718   56.57365   19.86 4.16e-11 ***
## f             -0.54936    0.02882  -19.07 6.94e-11 ***
## ---
## Signif. codes:  0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
## 
## Residual standard error: 3.902 on 13 degrees of freedom
## Multiple R-squared:  0.9655, Adjusted R-squared:  0.9628 
## F-statistic: 363.5 on 1 and 13 DF,  p-value: 6.944e-11
summary(mlu) #Poblacion urbana
## 
## Call:
## lm(formula = z ~ f)
## 
## Residuals:
##     Min      1Q  Median      3Q     Max 
## -7.3667 -1.7383  0.3621  1.6290  8.1310 
## 
## Coefficients:
##               Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)    
## (Intercept) -1.023e+03  5.657e+01  -18.09 1.34e-10 ***
## f            5.494e-01  2.882e-02   19.07 6.94e-11 ***
## ---
## Signif. codes:  0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
## 
## Residual standard error: 3.902 on 13 degrees of freedom
## Multiple R-squared:  0.9655, Adjusted R-squared:  0.9628 
## F-statistic: 363.5 on 1 and 13 DF,  p-value: 6.944e-11
  • Como se observa se encuentra una relación directa entre la cantidad de personas que han ido asentandose zonas urbanas a lo largo del tiempo, ya que se tiene un valor de \(R^2 =0.9628\)

Ahora que vimos como la población que reside en zonas urbanas ha incrementado a lo largo del tiempo en el territorio nacional se analizará la relación que existe con algunas de las problematicas planteadas en un principio y posteriormente analizar las posibles soluciones o propuestas para reducir el impacto de estas mismas en relación con el aumento de la urbanización en el país:

Emisiones atmosfericas de CO2 en en kilotoneladas por año en México

El problema de la contaminación atmosferica en el mundo ha ido incrementado a lo largo del tiempo , debido al aumento de la población y al avance tecnológico, por lo que se deben satisfacer en mayor cantidad las necesidades de la población , lo que acarrea un mayor consumo de recursos y por lo tanto un mayor numero de deshechos realacionados al mismo. Al igual que en todo el mundo en México, las emisiones de CO2 atmosferico van en aumento , y esto acarrea un sin fin de problemas entre ellos el calentamiento global, que día con día se van registrando temperaturas más altas.

En la siguiente tabla y gráfica a manera de entrada podemos visualizar de que forma han ido cambiando las emisiones de dioxido de carbono en diferentes epocas, además se lográ visualizar a la par como ha ido cambiando la población que reside en zonas urbanas a lo largo de estos mismos periodos (PPU2):

  • Tabla 2

Emisiones de CO2 por año y su relación con la proporción de gente que vive en zonas urbanas

emisiones <- read.csv("emisiones.csv")
datatable(emisiones)

* Recuperado de : “Disminuyen las emisiones de CO2 en México”, (2020, 20 enero). datosmacro.com. https://datosmacro.expansion.com/energia-y-medio-ambiente/emisiones-co2/mexico

  • De manera gráfica podemos observar :
#tiempo vs emisiones de dioxido de carbono
CO2Anual <- emisiones$CO2.Total.Kts
FechaA <- emisiones$Fecha
PPUmx <- emisiones$PPU2
deu <- data.frame(PPUmx,CO2Anual,FechaA)
 ggplot(data=deu, mapping=aes(x=FechaA,y=CO2Anual))+
  geom_line(size=1.1,color='red')+
  labs(x= 'Año', y= 'Emisiones anuales de CO2 en Kts',title='Emisiones de CO2 anuales')+
  transition_reveal(FechaA)

Fig.3- Variación de emisiones de CO2 por año

Como observamos de manera gráfica, se tiene que a medida que pasa el tiempo , la cantidad de CO2 emitido aumenta de igual forma , por lo que que nos hace pensar que existen otros factores que se han ido acentuando en el tiempo, que han permitido un aumento de estos valores.

  • Correlación entre el tiempo transcurrido y las emisiones de CO2 en México en el periodo 1970-2010.
#modelo líneal
k <- lm(CO2Anual~FechaA)
summary(k)
## 
## Call:
## lm(formula = CO2Anual ~ FechaA)
## 
## Residuals:
##    Min     1Q Median     3Q    Max 
## -23.58 -11.94   1.39  12.01  22.82 
## 
## Coefficients:
##               Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)    
## (Intercept) -1.702e+04  9.632e+02  -17.67 2.11e-06 ***
## FechaA       8.707e+00  4.836e-01   18.01 1.89e-06 ***
## ---
## Signif. codes:  0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
## 
## Residual standard error: 17.08 on 6 degrees of freedom
## Multiple R-squared:  0.9818, Adjusted R-squared:  0.9788 
## F-statistic: 324.2 on 1 and 6 DF,  p-value: 1.888e-06

Como observamos , efectivamente existe una relación considerable del tiempo en relación al CO2 emitido, ya que se obtiene un valor de \(R^2=0.9788\) y una ecuación de \(y=8.707x-\,17020\) generada a partir del modelo de regresión líneal planteado.

Relación entre las emisiones de CO2 anuales y el aumento en la población urbana en México:

Como se planteó anteriormente , son muchas las causas por las que el CO2 haya aumentado , entre ellas puede estar el aumento en la población urbana, ya que el crecimiento de las zonas urbanas , así como el de la población implica en primera instancia un mayor grado de contaminación en el ambiente ; si analizamos la relación que hay entre como ha ido acrecentandose la población urbana y la variación de las emisiones de dioxido de carbono atmosferico, tenemos lo siguiente:

 ggplot(data=deu, mapping=aes(x=PPUmx,y=CO2Anual))+
  geom_line(size=1.25, color='brown')+ 
  labs(x='Porcentaje de poblacion  urbana' , y = 'Emisiones de CO2 en Kts', title='Emisiones de CO2 vs % de población urbana (1970 a 2010)')+ 
  transition_reveal(PPUmx)

Fig 4.-Gráfico de variación de la emisiones de CO2 anuales en función del % de población urbana en México en el periodo de 1970 a 2010.

  • Como observamos , a primera instancia , las emisiones de CO2 han ido aumentando a la par , que la población urbana dentro del páís ha ido acrecentandose; ya que en un principio la mayoría de las personas vivían en zonas rurales y no había tanta contaminación por CO2 , pero para años posteriores aumento dicho valor con el propio aumento de personas que residían en zonas urbanas.*

Correlación

mlucp <- lm(CO2Anual~PPUmx)
summary(mlucp)
## 
## Call:
## lm(formula = CO2Anual ~ PPUmx)
## 
## Residuals:
##     Min      1Q  Median      3Q     Max 
## -26.645 -18.989  -1.443  10.450  35.337 
## 
## Coefficients:
##             Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)    
## (Intercept) -732.537     87.424  -8.379 0.000157 ***
## PPUmx         14.652      1.208  12.130 1.91e-05 ***
## ---
## Signif. codes:  0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
## 
## Residual standard error: 25.07 on 6 degrees of freedom
## Multiple R-squared:  0.9608, Adjusted R-squared:  0.9543 
## F-statistic: 147.1 on 1 and 6 DF,  p-value: 1.908e-05
  • Despúes del análisis realizado anteriormente y partir de los valores proporcionados por el modelo de regresión lineal planteado ,se encuentra una correlación directa entre la cantidad de CO2 producido anualmente y el incremento en la proporción de personas que viven en zonas urbanas (se tiene una \(R^2=0.95\)).

Residuos sólidos generados

Al igual que la contaminación por CO2 atmosferico , la generación de residuos sólidos en México es un problema que ha ido en aumento debido al aumento de la población; ya que como sabemos un aumento en la población acarrea un mayor consumo de recursos y por lo tanto una mayor generación de residuos. En la siguiente tabla podemos observar como es que la generación de residuos sólidos (milones de toneladas) han ido cambiando a lo largo del tiempo (específicamente en el periódo de 1990-2010):

  • Tabla 3.

Generación de residuos sólidos por año en México (1990-2010)

Periódo <- c(1990,1995,2000,2005,2010) #Año
Generacion <- c(21967.51,30509.61,30733.26,35405,40058.75) #RS en millones de toneladas
PorcentajePU <- c(71.33,73.47,74.68,78.52,84.52) # porcentaje de poblacion urbana
dataframegu <- data.frame(Periódo,Generacion,PorcentajePU)
datatable(dataframegu)

Recuperado de : “Datos abiertos de méxico”,2020 Indicadores Básicos del Desempeño Ambiental - Residuos sólidos - Generacion de residuos solidos urbanos - datos.gob.mx/busca. datos.gob.mx. https://datos.gob.mx/busca/dataset/indicadores-basicos-del-desempeno-ambiental--residuos-solidos/resource/9e452234-3eba-49fe-bf5f-4f3b0aa9a488

  • Gráfico
ggplot(data=dataframegu,mapping=aes(x=Periódo, y=Generacion))+
  geom_line(size=1.1,color='blue')+
  labs(x='Año',y='Generación de residuos sólidos en millones de toneladas', title='Generación de RS en función del tiempo')

Fig.4 .- Aumento en la generación de RS año por año (1990-2010)

¿Cómo se correlaciona la generacion de residuos sólidos con la urbanización?

El aumento en la población ha traido consigo un sin número de problemas ambientales, entre ellas esta la generación de residuos sólidos.Esto acarrea problemas graves , ya que se puede presentar el hecho de que la cantidad estos puede superar la cantidad máxima que es posible almacenar en los rellenos o que estos mismos vayan tengan una influencia directa sobre el medio ambiente al no ser tratados de la manera que se debe. A continuación se muestra de manera gráfica la manera en la que el aumento de la población en zonas urbanas ha influido de manera directa en la generación de estos residuos:

ggplot(data=dataframegu,mapping=aes(x=PorcentajePU,y=Generacion))+
  geom_line(size=1.12,color='purple')+
  labs(x= "Porcentaje de población urbana", y= "Residuos sólidos en millones de toneladas",title= "Variación en la generación de RS por % de población urbana")+
  transition_reveal(PorcentajePU)

Como se observó al igual que las emisiones de CO2 , la genaración de residuos sólidós esta relacionado con el hecho de que ha habido un aumento en la cantidad de personas que residen en zonas urbanas , ya que como se mencionó , hay un mayor consumo de recursos, lo que acarrea en su medida mayor número de desperdicios.

Conclusión

A partir de la problemática planteada sobre el crecimiento urbano dentro del país , se realizó un analisis que nos permitió relacionar el efecto del aumento en la población urbana dentro del territorio nacional y como este ha estado influenciando , la acentuación de diversos problemas a nivel ambiental , entre ellos : las altas emisiones de CO2 , el cual es un gas de efecto invernadero , e influye en el hecho de que la temperatura a nivel global y nacional haya estado aumentado año con año. En esto, radica el analisis de esta problematica , ya que se es necesario que se puedan proponer vías por las que se puedan resolver o aminorar los efectos de las grandes urbes a nivel ambiental, como puede ser:

  • Dimsinuir el consumo de energía eléctrica y el uso de combustibles fósiles , a fin de disminuir las emsiones de CO2 anuales.

  • Reducir el consumo de agua en su medida.

  • Adoptar acciones menos consumistas por parte de la población, y optimizar el uso de los recursos disponibeles a su alcance.

Bibliografía