Impacto ambiental de la urbanización
Proyecto Final de la clase de Probabilidad y Estadística ITSON1112 Ago-Dic 2020
Equipo 1:
Victor Carvajal Román
Felipe de Jesus Escarrega Valdez
Marian Elizabeth Gutiérrez Miranda
Javier Alejandro Salgueiro Garcia
Introducción
Según la RAE, una ciudad es un conjunto de edificios y calles, regidos por un ayuntamiento, cuya población densa y numerosa se dedica por lo común a actividades no agrícolas.
- Una ciudad sostenible es aquella que ofrece calidad de vida a sus habitantes sin poner en riesgo los recursos, ya que vela también por el bienestar de la humanidad futura y procura la justicia social.
El proceso de urbanización con la característica de la proliferación del hacinamiento (amontonamiento de las cosas sin ningún orden), conduce a una serie de problemas sociales de índole diversa, entre los cuales se podrían mencionar los siguientes:
- Deterioro del medio ambiente urbano. Lo cual ha exacerbado los problemas de salud por la carencia de infraestructura urbana adecuada y del hacinamiento , que incrementan la contaminación de las ciudades por los desechos orgánicos e inorgánicos que contribuyen al deterioro del ambiente.
Estos problemas se presentan con mayor fuerza en el sector más pobre de la población y dentro de ella, a sus miembros más vulnerables. Las afecciones de la salud están relacionadas primordialmente, con las enfermedades infecciosas, en particular las respiratorias y las gastrointestinales originadas por la contaminación del agua, escasa salubridad y prácticas higiénicas comprometidas.
Antecedentes
Los problemas ambientales de las áreas urbanas derivan principalmente de la concentración demográfica en un espacio reducido. La cantidad de recursos naturales necesarios para la población y la actividad urbana es enormemente superior al que la ciudad es capaz de producir. Por eso, los sistemas urbanos importan grandes cantidades de recursos que son transformados en bienes y servicios y parcialmente restituidos al ambiente en forma de residuos y emisiones. Los problemas ambientales de las ciudades afectan entonces al propio entorno urbano, pero también a muchas otras regiones de las que extraen los recursos y a las que llegan los efectos de la contaminación. (Ambrosio, 2007)
Los principales problemas ambientales asociados a las ciudades son el elevado consumo de los recursos naturales y territoriales, la contaminación y los residuos que se generan.
1. El elevado consumo de los recursos naturales y territoriales, viene de la mano de una serie de fenómenos: grado de urbanización, demanda energética y consumo del agua.
1.1. La masiva urbanización conlleva un elevado uso de suelo que destruye la vegetación natural, las tierras con vocación agrícola, las masas forestales, los humedales, los cauces fluviales o los espacios de la franja costera. Esto provoca la fragmentación y a veces la pérdida de los hábitats de especies faunísticas y vegetales. En definitiva desestructura los ecosistemas y crea importantes desequilibrios naturales.
1.2. La elevada demanda energética de las ciudades, ya sea para el abastecimiento de sus habitantes o para poder mantener su funcionamiento (transportes, redes de abastecimiento…), exige de la producción externa. Los grandes centros generadores (como las centrales nucleares o las centrales eléctricas) están situados en otros territorios, lo que obliga a su transporte a través de las redes, con los consecuentes impactos ambientales sobre esos espacios. A esto se le suma la propia explotación de las fuentes de energía (petróleo, gas natural o carbón) que, en su mayor parte, son recursos naturales no renovales.
1.3. En las ciudades se consume grandes cantidades de recursos hídricos. Para su abastecimiento, es necesario la construcción de embalses, la captación de agua de acuíferos subterráneos o la implantación de desaladoras. Con estos procedimientos, el agua del subsuelo se agota, la superficial rompe su ciclo natural y pierde su calidad debido a la eutrofización que se produce en los embalses, y las desaladoras contaminan la costa con sus residuos.
2. Las ciudades son los lugares donde se encuentran los valores de contaminación más altos, sobre todo, de contaminación atmosférica. Entre los principales contaminantes atmosféricos se encuentran:
2.1. Dióxido de carbono (CO2): Gas invernadero y principal causante del Cambio Climático acelerado que estamos viviendo. El CO 2 es emitido en su mayoría por los vehículos pero también en un porcentaje muy importante por las calefacciones y aires acondicionados.
2.2. Óxidos de nitrógeno: Son emitidos por los vehículos en la combustión de compuestos nitrogenados que contienen los carburantes y afectan gravemente al sistema respiratorio.
2.3. Ozono troposférico (O3): El ozono troposférico se forma en las ciudades a través de los óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles emitidos por vehículos y determinados tipos de industrias. Afecta de manera importante a las plantas, al sistema respiratorio e inmunitario de los animales y a los materiales de la construcción. Es uno de los principales causantes del llamado smog fotoquímico ; fenómeno que se produce en grandes áreas urbanas ante unas determinadas condiciones meteorológicas.
Además, en las ciudades existen otros tipos de contaminación como la acústica, originada por el exceso de ruido; la contaminación lumínica, que altera las condiciones naturales del aire y de los ecosistemas; o la contaminación electromagnética, originada por el uso de aparatos electrónicos, antenas y emisores de ondas de alta tensión.
3. Los residuos son uno de los principales problemas actuales a los que se enfrentan las ciudades. Éstos pueden ser de varios tipos según su origen: doméstico, industrial, sanitario, comercial o urbano (en los espacios públicos). La excesiva generación de residuos y la concentración en el entorno de las ciudades de los mismos, sumado al ineficiente manejo que se hace de ellos (vertederos, quemas a cielo abierto), provoca graves problemas de contaminación que afectan no sólo a la salud humana sino también a animales y plantas, ríos, aguas subterráneas, a los suelos y a la atmósfera.
Método
El presente proyecto fue realizado haciendo uso del programa Rstudio Version 1.3.1073 © 2009-2020, combinando código en el lenguaje R para el manejo de los datos y Markdown para la generación del documento.
Fueron utilizadas herramientas que el software de Rstudio proporciona para realizar distintos análisis estadísticos. En este documento se utilizaron ciertas bibliotecas con distintos motivos. El manejo de los datos se realiza siguiendo el siguiente proceso:
Transformación de datos: Se guardan en data frames, o matrices que contengan los datos para que sean manejables y aptos para aplicarles funciones y pruebas.
Visualización de datos: Los datos se someten a funciones y herramientas de R que permiten ver los datos de maneras didácticas y sencillas. Esto se hace por medio de gráficas, diagramas y tablas.
La gran mayoría de los datos utilizados en este trabajo y que se son sometidos a distintos análisis, explicados a continuación, provienen fuentes oficiales gubernamentales, como lo son INEGI, SEMARNAT, cuyos contenidos son variados y corresponden a:
Información sobre precipitación pluvial por entidad federativa, superficie nacional de depósitos de agua por tipo, agua almacenada en presas por región y distrito de riego.
Indicadores Básicos del Desempeño Ambiental - Atmósfera - Calidad del aire (1995-2018)
Entre otros.
Teoría
Según la Real Academia Española “contaminación” es la acción y efecto de contaminar. Este último significa “alterar nocivamente la pureza o las condiciones normales de una cosa o un medio por agentes químicos o físicos”. (Sepúlveda, 2020)
Se define impacto ambiental como la “Modificación del ambiente ocasionada por la acción del hombre o de la naturaleza”. Existen diversos tipos de impactos ambientales, pero fundamentalmente se pueden clasificar, de acuerdo a su origen, en los provocados por:
El aprovechamiento de recursos naturales ya sean renovables, tales como el aprovechamiento forestal o la pesca; o no renovables, tales como la extracción del petróleo o del carbón.
Contaminación. Todos los proyectos que producen algún residuo (peligroso o no), emiten gases a la atmósfera o vierten líquidos al ambiente.
Ocupación del territorio. Los proyectos que al ocupar un territorio modifican las condiciones naturales por acciones tales como desmonte, compactación del suelo y otras. (SEMARNAT, 2018)
Asimismo, existen diversas clasificaciones de impactos ambientales de acuerdo a sus atributos; por ejemplo:
Tabla 1. Tipos de impacto ambiental
De acuerdo a lo anterior, podemos decir que las ciudades actualmente pueden ser consideradas focos de contaminación, por la manera en que estas funcionan y afectan mayoritariamente de manera nociva al medio ambiente donde se encuentran ubicadas. Las ciudades tienen un impacto ambiental de prácticamente todos los tipos, consumen desmesuradamente recursos y su demanda es cada vez mayor, ocupan y degradan grandes espacios de suelo, contaminan; y lo hacen de manera continua, acumulativa, directa e indirectamente, y sus diferentes tipos de daño suelen ser permanentes y negativos.
Resultados y discusión
Se propone una investigación de los diferentes componentes o factores medioambientales para el estudio del impacto que las ciudades mexicanas han causado en estos.
#DIRECTORIO Y LIBRERÍAS
setwd("~/PYE1112ADITSON/Trabajo Final")
library(pacman)
p_load("DT", "tidyverse", "prettydoc", "readr")Aire
Análisis del número de ciudades en México que cuentan con un monitoreo de la calidad del aire
Se toma como objeto de estudio el aire, por ser uno de los principales componentes medioambientales afectados por la contaminación urbana. Se pretende visualizar cuáles ciudades atienden o estudian esta problemática dado que son afectadas por esta.
Fuente: Datos abiertos obtenidos de la página del gobierno de México. SEMARNAT. Indicadores Básicos del Desempeño Ambiental - Atmósfera - Calidad del aire (1995-2018)
Ciudades con Proaire
Gráfico 1. Número de ciudades en México con ProAire (Programas de Gestión para Mejorar la Calidad del Aire) vigente por año.
Ciudades con monitoreo de calidad de aire
ciudades_con_monitoreo_de_calidad_de_aire <- read.csv("ciudades_con_monitoreo_de_calidad_de_aire.csv")
datatable(ciudades_con_monitoreo_de_calidad_de_aire, caption = "Tabla 1: Nombres de ciudades, poblaciones o de áreas metropolitanas en México que cuentan con un sistema de monitoreo de calidad del aire.")Tabla 2. Nombres de ciudades, poblaciones o de áreas metropolitanas en México que cuentan con un sistema de monitoreo de calidad del aire.
Como se pudo apreciar, cada año suman más las urbes mexicanas que atienden o poseen una problemática de calidad del aire. La más característica de todas, es la urbe de mayor tamaño en el país, CDMX, cuyos índices de calidad del aire son publicados diariamente en noticieros debido a las variaciones, alta contaminación y el gran número de personas que se ven afectadas por esta.
Suelo
Ocupación del suelo
En las imágenes a continuación, se puede visualizar el crecimiento promedio de las urbes mexicanas, y puede apreciarse, que por su distribución, este crecimiento es poco planificado y caótico. Existen algunas condiciones medioambientales que limitan el crecimiento de las urbes, sin embargo, estas deberían haber sido tomadas en cuenta desde un comienzo, o haber tomado medidas de control a la par del crecimiento de la ciudad.
Una pobre planificación del crecimiento urbano, genera, entre muchas otras cosas, contaminación del suelo, debido a fenómenos como la erosión, la pérdida de carbono orgánico, la salinización, la compactación, la acidificación y la contaminación química.
La FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations/Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura) diferecia dos tipos de contaminación relativa al suelo:
Contaminación puntual: se debe a razones concretas, tiene lugar en áreas reducidas y sus causas son fáciles de identificar. Esta contaminación terrestre es habitual en las ciudades, los emplazamientos de antiguas fábricas, los alrededores de las carreteras, los vertederos ilegales y las depuradoras.
Contaminación difusa: abarca territorios muy amplios y sus causas son diversas o difíciles de identificar. Este suceso implica la dispersión de contaminantes a través de sistemas aire-suelo-agua y tiene un impacto importante sobre la salud humana y el medio ambiente. (Iberdrola, 2020)
Imagen 1.Expasión promedio de urbes mexicanas
Imagen 2. Ejemplo: Aguascalientes
Imagen 3. Ejemplo: Ciudad Obregón
Agua
Fuente: INEGI Censo Nacional de Gobiernos Municipales y Delegacionales 2015. Modulo ambiental de agua potable y saneamiento.
Información sobre precipitación pluvial por entidad federativa, superficie nacional de depósitos de agua por tipo, agua almacenada en presas por región y distrito de riego.
## Localidades..de.la.Cartograf.a.Geoestad.stica.Urbana.y.Rural.Amanzanada..Cierre.de.la.Encuesta.Intercensal.2015.
## 1 ENTIDAD
## 2 01
## 3 01
## 4 01
## 5 01
## 6 01
## X X.1 X.2 X.3
## 1 MUNICIPIO LOCALIDAD NOMBRE DE LOCALIDAD µMBITO
## 2 001 0001 Aguascalientes U
## 3 001 0106 Arellano R
## 4 001 0114 Residencial San Nicol s [Ba¤os la Cantera] R
## 5 001 0120 Buenavista de Pe¤uelas R
## 6 001 0121 Cabecita 3 Mar¡as (Rancho Nuevo) Rcontagua <- read.csv("Contaminacionagua.csv")
datatable(contagua, caption = "Tabla 3: Representa la cantidad de puntos de descarga de aguas residuales municipales sin tratamiento.")ggplot(data = contagua, aes(x = Con.salida.al., y = x2014)) + geom_col()+
geom_col(color = '#000000', fill = '#0066FF') + ggtitle("Gráfica 1")
Gráfico 2. Puntos de descarga de aguas residuales municipales sin tratamiento.
El propósito del análisis de los puntos de descarga del agua, es reconocer aquellos depótivos fluviales que se verán afectados por la contaminación que generan las ciudades, debido a que en muchas ocasiones los residuos son drenados y arrojados a mantos acuíferos sin un control riguroso para su tratamiento, contaminanto en gran medida los recursos hídricos y por consecuencia al medio ambiente en general.
Población
La masiva y creciente migración de la población hacia las ciudades, genera el crecimiento desmesurado de estas; dado que las urbes son más contaminantes que las poblaciones rurales, debido al estilo de vida de sus habitantes y el número de industrias en estas, el impacto ambiental es mucho mayor y continua creciendo con el paso de los años.
poblacion <- read.csv("Poblacion2010-1950.csv")
datatable(poblacion, caption = "Tabla 4: Representa la cantidad de zonas urbanas y rurales de 1950-2010.")ggplot(data=poblacion, mapping= aes(x=Año, y=Poblacionrural))+
geom_point()+
geom_smooth(method='lm')## `geom_smooth()` using formula 'y ~ x'
ggplot(data=poblacion, mapping= aes(x=Año, y=Poblacionurbana))+
geom_point()+
geom_smooth(method='lm')## `geom_smooth()` using formula 'y ~ x'
Gráfico 3. Población rural (1950-2010)
Gráfico 4. Población urbana (1950-2010)
La construcción si bien es cierto es una manera de desarrollo, también trae consigo problemas ambientales tales como es el ruido causado por la elaboración de concreto, corte de muro con disco, y otras actividades de construcción civil que se requieren para poder terminar la construcción de una vivienda. Y una vez terminada esta, la producción de desperdicios y de contaminantes que se generan es lo que más impacta al medio ambiente. Sin mencionar el gran porcentaje que genera cada familia en la ciudad. Para concluir este trabajo de investigación, realizamos una regresió lineal simple de datos de producción de basura y rellenos del año 1995 al 2011.
Basura
## Parsed with column specification:
## cols(
## año = col_double(),
## basura = col_double(),
## rellenos = col_double()
## )Tabla 5. Generación de basura (1995-2011)
## año basura rellenos
## año 1.0000000 0.9495559 0.9435149
## basura 0.9495559 1.0000000 0.9393043
## rellenos 0.9435149 0.9393043 1.0000000
Gráfico 5. Matriz de correlación basura/rellenos sanitarios/año
#Cálculo y representación de la recta de mínimos cuadrados
regresion <- lm(basura ~ año, data=basura)
summary(regresion)##
## Call:
## lm(formula = basura ~ año, data = basura)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -1355.49 -751.81 -124.62 42.68 2623.36
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) -1.344e+06 1.175e+05 -11.44 8.32e-09 ***
## año 6.882e+02 5.868e+01 11.73 5.92e-09 ***
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 1185 on 15 degrees of freedom
## Multiple R-squared: 0.9017, Adjusted R-squared: 0.8951
## F-statistic: 137.5 on 1 and 15 DF, p-value: 5.915e-09- Entonces, la recta de mínimos cuadrados, sería la siguiente:
\[ y = (-1.344e+06) + (6.882e+02)x \]
Representación gráfica de la recta
Gráfico 6. Recta de mínimos cuadrados, regresión lineal basura
Como se puede oberservar, con el paso de los años más y más cantidad de basura se genera esto por los residuos gestionados, que se guían por la filosofía mercantilista, siguen siendo y continuarán surgiendo de la misma forma que siempre, pero en mayor cantidad y extendiendo los parámetros de lo que se percibe como un desperdicio “normal”. A pesar de que la generación de residuos aumenta como consecuencia de dicho sistema económico, el desarrollo basado en el consumo puede seguir funcionando, siempre y cuando estructuremos y respetemos los límites dinámicos de crecimiento.
Conclusión
Los cambios físico-espaciales asociados al desarrollo se presentan más rápido que la capacidad que ha tenido el ser humano de reaccionar a ellos, en donde las reservas que se han generado en el planeta a lo largo de eras geológicas solventan nuestra carencia en reflejos. La especie humana se adapta bien a los cambios y probablemente será capaz de hacer frente a la futura escasez de recursos no renovables, pero como aclara elocuentemente Girardet, “la reacción retardada del ser humano no es algo inusitado sino una realidad recurrente”.
Es necesario comenzar a atender estos problemas de impacto ambiental para asegurar la solvencia de nuestra sociedad. Comenzar a mitigar nuestro impacto desde nuestro estilo de vida y consumo, hasta la implementación e políticas públicas que prioricen una mejor relación con los recursos naturales evitando su explotación y contaminación. Un ejemplo pequeño e importante para comenzar, podría ser considerar a los árboles como infraestructura de salud pública y ambiental en las ciudades.
