Calidad del aire en Sonora
Introducción
Conocer la calidad del aire permite a las personas saber si es propicio llevar a cabo actividades en exterior o implementar medidas para respirar un aire más puro en interiores y prevenir enfermedades.
La actividad diaria de la ciudad genera una gran cantidad de sustancias que modifican la composición natural del aire que respiramos tanto en el exterior como en interiores. La quema de combustibles fósiles para el transporte y la generación de energía, tanto a nivel industrial como doméstico, produce miles de toneladas de contaminantes que diariamente se quedan en la atmósfera. Los vehículos son la principal fuente de emisión de contaminantes del aire, le siguen la industria, los hogares y las emisiones de fuentes naturales.
Antecedentes
En la ciudad de Hermosillo, Sonora, México, la población ha manifestado desde hace años su inquietud respecto de la calidad del aire que se respira, principalmente por la visible capa de polvo que cubre gran parte de la ciudad durante la mañanas y muy marcadamente durante los períodos de otoño e invierno. Existen antecedentes para esta ciudad de medición de PST de 1990 a 1995 (SEMARNAP 1996), reportándose que todos esos años se rebasó el máximo permisible anual de 75 μg/m3 con promedios anuales que fluctuaban de 126 hasta 565 μg/m3. En cuanto a metales en aire para esta ciudad, se identificó un estudio en el que se evaluó Pb (SEDESOL 1993) cuyas concentraciones promedio se encontraban entre 0.28 y 0.37 μg/m3.
Por otra parte, los indicadores de afectación a la salud por este problema ambiental lo representan las infecciones respiratorias agudas (IRAS), las cuales ocuparon el primer lugar de atención en el servicio de urgencias y de hospitalización del Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS) en Hermosillo. De acuerdo a la Secretaría de Salud Pública (Gobierno del Estado de Sonora 2002), para las enfermedades por grupos de edad se estableció que para el Municipio de Hermosillo durante el año 2001 las IRAS fueron 248 104 casos, representando 3761.9 por cada 10 000 habitantes. El grupo de edad de 1 a 4 años fue el que reportó más eventos con 63 238 seguido del grupo de 25 a 44 años con 44 929; los siguientes dos grupos de edad con mayor índice fueron los de menos de 1 año con 35 701 y el de 5 a 9 años con 34 961 casos. De esta manera, el rango de edad de 0 a 9 años suma 133 900 incidentes que representaron el 54 % de las enfermedades respiratorias agudas para este municipio en ese año.
Debido a la escasa información oficial sobre partículas y metales en el aire ambiente para la ciudad de Hermosillo, se planteó el presente estudio, cuyo objetivo fue evaluar la calidad del aire ambiente respecto de partículas suspendidas totales (PST) y metales pesados (Pb, Cd, Ni, Cu, Cr) para un período anual, a fin de aportar elementos en la consecución de un programa oficial de gestión de la calidad del aire para esta ciudad.
Teoria
Los seres humanos requieren de un suplemento regular de aire y éste debe ser de calidad aceptable, lo cual es un derecho humano fundamental (WHO 2003). La presencia de altas concentraciones de partículas en el aire puede causar o agravar enfermedades cardiovasculares y pulmonares, por ejemplo, reduciendo la función pulmonar y ocasionando ataques de asma, bronquitis crónica y susceptibilidad a infecciones respiratorias, también puede causar arritmias y ataques de corazón y afectar, además, los sistemas nervioso central y reproductivo e incluso causar cáncer propiciando muerte prematura (EEA 2011). A lo largo de la historia la humanidad ha estado en contacto con los contaminantes atmosféricos, sin embargo a medida que se desarrollaron las ciudades y se consolidó la revolución industrial la contaminación del aire se ha visto como algo común y cotidiano (Dickson 1996); hoy en día se ha demostrado de forma contundente e inequívoca la asociación de la contaminación por partículas con el incremento en la mortalidad en las grandes ciudades (Garibay-Chávez 2009). Asimismo, estudios epidemiológicos atribuyen los efectos más severos a la salud a la contaminación por partículas en el aire y al ozono, pero además para estos contaminantes aún no han sido identificados niveles seguros ya que incluso concentraciones por debajo de los criterios de calidad del aire pueden representar riesgos a la salud (WHO 2006).
En la ciudad de Hermosillo, Sonora, México, la población ha manifestado desde hace años su inquietud respecto de la calidad del aire que se respira, principalmente por la visible capa de polvo que cubre gran parte de la ciudad durante la mañanas y muy marcadamente durante los períodos de otoño e invierno. Existen antecedentes para esta ciudad de medición de PST de 1990 a 1995 (SEMARNAP 1996), reportándose que todos esos años se rebasó el máximo permisible anual de 75 μg/m3 con promedios anuales que fluctuaban de 126 hasta 565 μg/m3. En cuanto a metales en aire para esta ciudad, se identificó un estudio en el que se evaluó Pb (SEDESOL 1993) cuyas concentraciones promedio se encontraban entre 0.28 y 0.37 μg/m3.
Metodo
se analizarán los datos de la red universitaria de observatorios atmosfericos (RUAO) con datos de ERNO que proporciona información sobre la calidad del aire en Hermosillo, Sonora.
Datos
library(readr) #para leer datos
library(DT) # tablas interactivas
library(prettydoc) #documentos con mejor formato
setwd("D:/Escuela/Estadistica Aplicada/u1a14") # folder de trabajoTabla de datos del periodo enero-febrero 2020 (Antes de la pandemia)
datos1 <- read.csv("antesPandemia.csv")
datatable(datos1)Tabla de datos del periodo enero-febrero 2021 (Tiempos de pandemia)
datos2 <- read.csv("enPandemia.csv")
datatable(datos2)Graficas
library(chron)
library(ggplot2)Calidad del aire
Fecha = c(datos1$ï..Fecha)
NO2 <- as.numeric(datos1$NO2)
O3 <- as.numeric(datos1$O3)
calidad <- data.frame(Fecha, NO2, O3)
no2o3 <- data.frame(NO2, O3)Análisis de correlación
pairs(no2o3)
Calidad del aire en Hermosillo 2020
ggplot(data=calidad) +
geom_point(aes(Fecha, O3, colour = "O3")) +
xlab("Tiempo") +
ylab("Concentración") +
ggtitle("Calidad del aire para marzo de 2020 en Hermosillo (ERNO, UNAM)\nAntes de pandemia")
ggplot(data=calidad) +
geom_point(aes(Fecha, NO2, colour = "NO2")) +
xlab("Tiempo") +
ylab("Concentración") +
ggtitle("Calidad del aire para marzo de 2020 en Hermosillo (ERNO, UNAM)\nAntes de pandemia")
Fecha2 = c(datos2$ï..Fecha)
NO22 <- as.numeric(datos2$NO2)
O32 <- as.numeric(datos2$O3)
calidad2 <- data.frame(Fecha2, NO22, O32)
no2o32 <- data.frame(NO22, O32)Calidad del aire en Hermosillo 2021
A2 <- ggplot(data=calidad2) +
geom_point(aes(Fecha2, O32, colour = "O3")) +
xlab("Tiempo") +
ylab("Concentración") +
ggtitle("Calidad del aire para marzo de 2021 en Hermosillo (ERNO, UNAM)\nEn de pandemia")
print(A2)
B2 <- ggplot(data=calidad2) +
geom_point(aes(Fecha2, NO22, colour = "NO2")) +
xlab("Tiempo") +
ylab("Concentración") +
ggtitle("Calidad del aire para marzo de 2021 en Hermosillo (ERNO, UNAM)\nEn de pandemia")
print(B2)
Análisis de series de tiempo
Antes de la pandemia
Datos de 03 antes de pandemia
plot(O3)
Datos de NO2 antes de pandemia
plot(NO2)
### serie de tiempo antes de pandemia
Marzo.ts <- ts(no2o3$NO2, start= c(1,1), end = c(1,31), frequency = 5)print(Marzo.ts)## Time Series:
## Start = c(1, 1)
## End = c(7, 1)
## Frequency = 5
## [1] -0.16 -0.20 -0.20 -0.22 -0.12 -0.15 -0.20 -0.16 -0.17 -0.16 -0.18 -0.21
## [13] -0.17 -0.21 -0.26 -0.23 -0.23 -0.24 -0.24 -0.15 -0.16 -0.17 -0.13 -0.16
## [25] -0.18 -0.14 -0.20 -0.13 -0.21 -0.13 -0.08Grafica de serie de tiempo antes de pandemia
plot(Marzo.ts)
### Comparación la cantidad de NO2 para cada dia antes la pandemia
boxplot(Marzo.ts ~ cycle(Marzo.ts))
cycle(Marzo.ts)## Time Series:
## Start = c(1, 1)
## End = c(7, 1)
## Frequency = 5
## [1] 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1M.ts.desc <- decompose(Marzo.ts)
plot(M.ts.desc, xlab="Dia")
Datos en pandemia
Datos de 03 durante la pandemia
plot(O32)
Datos de NO2 durante la pandemia
plot(NO22)
serie de tiempo en pandemia
Marzo2.ts <- ts(no2o32$NO22, start= c(1,1), end = c(1,31), frequency = 5)print(Marzo2.ts)## Time Series:
## Start = c(1, 1)
## End = c(7, 1)
## Frequency = 5
## [1] 0.24 0.23 0.25 0.21 0.23 0.42 1.08 1.04 1.19 0.70 0.37 0.34
## [13] -0.04 0.24 0.21 0.14 0.21 0.17 0.18 0.17 0.28 0.29 0.32 0.30
## [25] 0.34 0.41 0.44 0.37 0.43 0.88 0.88Grafica de serie de tiempo en pandemia
plot(Marzo2.ts)
### Comparación la cantidad de NO2 para cada dia durante la pandemia
boxplot(Marzo2.ts ~ cycle(Marzo2.ts))
cycle(Marzo2.ts)## Time Series:
## Start = c(1, 1)
## End = c(7, 1)
## Frequency = 5
## [1] 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1M.ts.desc <- decompose(Marzo2.ts)
plot(M.ts.desc, xlab="Dia")
Resultados y discuciones
¿Cómo varió la calidad del aire en Hermosillo antes y en la cuarentena por COVID-19?
Antes de la pandemia, las concentraciones de NO2 era de niveles menores a los que se registraron despues de la pandemia, por lo que la variación va en aumento.
¿Mejoró la calidad del aire?
No. Ya que la concentracón de NO2 en el aire aumento, es evidente que la calidad del aire no mejoro, ya que esto es evidencia de que hay mayor N2 presente en el aire (los principales gases generados por los autos).
¿Qué es y que produce el NO2?
El dióxido de nitrógeno es un gas corrosivo y oxidante de color rojiso-marrón con un olor penetrante e irritante. El dióxido de nitrógeno se produce cuando el oxígeno (O2) y el nitrógeno (N2) presentes en el aire se combinan químicamente, algo que no ocurre a temperaturas normales, pero si en otras condiciones, como en las altas temperaturas generadas por tormentas de rayos a altitudes elevadas.
Conclusión
Podemos concluir este análisis dando a resaltar la gran importancia de conocer que es la calidad del aire, cuáles son sus parámetros y para que nos sirve, ya que contando con esta información podemos analizar de forma directa los índices de calidad de la calidad del aire no solo en Hermosillo Sonora, si no de cualquier lugar.
Se puede observar un cambio notorio en el clima en los meses antes de la pandemia del covid-19 y en los meses durante ella, en especial, analizando la gráfica se puede observar una disminución de NO2 en el ambiente, ya que antes de la pandemia las concentraciones de NO2 estaba sobre 1 y después bajo a estar a un nivel entre o y 1, en cuanto al 03 no se puede observar un cambio tan notorio como en el NO2 por los dispersos que están los datos.