Caso de estudio de análisis del efecto de la movilidad de personas en la contaminación atmosférica y la incidencia de casos de contagio de COVID-19
Paquetes
library(pacman)
p_load(rmdformats,readr,readxl,ggplot2,plotly,DT,xfun,gridExtra,leaflet,TSstudio)Importar datos
library(readxl)
CM <- read_excel("Concentracion_Mov.xlsx")
datatable(CM)Caso de estudio
La gestión de la contaminación del aire se ha vuelto importante en el último periodo debido a las siguientes afirmaciones: “A causa del desarrollo industrial y avance tecnológico se estima aproximadamente 1200 millones de personas están expuestas a niveles de dióxido de azufre (SO2), muy por encima de por directrices de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y aproximadamente 1400 millones de personas están expuestas a niveles excesivos de humo y material articulado (PM)” (Rico, 2018).
La importancia de respirar aire limpio sin contaminantes es crucial para todo ser viviente. Por lo cual es importante que este sea aire limpio, pero ¿Cómo detectar si el aire que respiramos no tiene contaminantes? ¿Cómo nos afecta a nosotros?. La calidad del aire está directamente relacionada con la movilidad de carros, autobuses y hasta la propia movilidad de la ciudad, donde las personas realizan sus actividades diarias, por lo tanto, entre más movilidad haya en la ciudad, aumentan los contaminantes en el 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. Este estudio tuvo en cuenta los siguientes contaminantes:
- Material particulado \((PM10)\)
- Ozono \((O_3)\)
- Dióxido de nitrógeno \((NO_2)\)
- Dióxido de azufre \((SO_2)\)
Fuente de de los datos
Los datos de contaminantes atmosfericos provienen de la estacion de calidad del aire de la ERNO del instituto de geologia de la unam ubicado en Hermosillo. Podemos visitar el origen de los datos aqui: http://www.erno.geologia.unam.mx
La estación de calidade del aire se encuentra ubicada en el siguiente mapa interactivo:
Ubicación de donde se obtuvieron los datos
content <- paste(sep = "<br/>",
"<b><a href='https://www.ruoa.unam.mx/index.php?page=estaciones&id=6#datos'>ERNO</a></b>","Lng: -110.9706, Lat: 29.0814")
m <- leaflet() %>%
addTiles() %>%
addMarkers(lng=-110.9706, lat= 29.0814, popup= content)
m- La contaminación del aire es el principal riesgo ambiental para la salud pública en las Américas.
- En todo el mundo, cerca de 7 millones de muertes prematuras fueron atribuibles a la contaminación del aire ambiental en 2016. Alrededor del 88% de estas muertes ocurren en países de ingresos bajos y medios.
- Más de 150 millones de personas en América Latina viven en ciudades que exceden las Guías de Calidad del Aire de la OMS.
- La exposición a altos niveles de contaminación del aire puede causar una variedad de resultados adversos para la salud: aumenta el riesgo de infecciones respiratorias, enfermedades cardiacas, derrames cerebrales y cáncer de pulmón, las cuales afectan en mayor proporción a población vulnerable, niños, adultos mayores y mujeres.
- La contaminación del aire en el hogar se asocia al uso de combustibles y prácticas de cocina ineficiente
Regresión Lineal Múltiple
La regresión lineal múltiple permite generar un modelo lineal en el que el valor de la variable dependiente o respuesta (Y) se determina a partir de un conjunto de variables independientes llamadas predictores \((X_1, X_2, X_3…)\). Los modelos de regresión múltiple pueden emplearse para predecir el valor de la variable dependiente o para evaluar la influencia que tienen los predictores sobre ella (esto último se debe que analizar con cautela para no malinterpretar causa-efecto). (Rodrigo, 2016)
Los modelos lineales múltiples siguen la siguiente ecuación:
\[ Y_{i}=(\beta_{0}+\beta_{1}X_{1i}+\beta_{2}X_{2i}+\cdots+\beta_{n}X_{ni})+e_{i} \] ## Movilidad de personas en Sonora
Para esto estamos usando datos de google mobility report, que pueden ser encontrados con su documentacion aqui: https://www.google.com/covid19/mobility/
movilidad <- ggplot(CM) +
geom_line(aes(x=Fecha,y=Reactivacion_Comercial,colour="Recreación y comercio"))+
geom_line(aes(x=Fecha,y=Supermercado_Farmacia,colour="Supermercados y farmacias"))+
geom_line(aes(x=Fecha,y=Parques_Centros,colour="Parques"))+
geom_line(aes(x=Fecha,y=Estaciones_Transito,colour="Estaciones de tránsito"))+
geom_line(aes(x=Fecha,y=Lugares_Trabajo,colour="Lugares de trabajo"))+
geom_line(aes(x=Fecha,y=Residencia,colour="Lugares residenciales"))+
labs(title="Reporte de movilidad",x="Fecha",y="Procentaje de cambio de movilidad")
ggplotly(movilidad)Entender la relacion entre la dispersion cruzada de los datos
Matriz de diagramas de dispersion
pairs(CM)
Eventos que influyen
- Recreación y comercio:
La primer caída drástica registrada en la movilidad dentro de la categoría de recreación y comercio fue durante el mes de marzo, comenzando el día 15, esto causado a que en durante estas fechas fue cuando se comenzó alertar a la población de la existencia del coronavirus con el objetivo de protegerse, la población empezó quedarse dentro de sus casas por la alarmante situación que venía aproximándose, todos los comercio y centros de recreación se vieron en la necesidad de cerrar por tiempo indefinido, entonces a partir de ese punto la gráfica de movilidad en estas categoría comenzaron a bajar progresivamente con pequeños picos y caídas. Una vez alcanzado el punto más bajo, a partir del 11 de abril de 2020 comenzó a aumentar la gráfica, lento pero seguro, destacando el pequeño oasis de crecimiento que se generó durante la última semana de abril en colaboración con el día del niño y dos paréntesis de crecimiento durante la última semana de junio y julio, esto por la época de graduaciones en todos los niveles académicos. Durante el mes de septiembre también se registró un pico de movilidad ocasionado por el día del grito de independencia. Pasando una de las fechas muy importantes en México, si seguimoos observando la gráfica la misma sigue aumentando debido a las fechas, pasado el mes de noviembre se observa que la gráfica decrementa un poco, esto tal vez sea porque se presento una nueva ola de contagios y se volvían a establecer o a reforzar las medidas de contagio ya que por las festividades de Octubre tanto los contagios como las zonas de recreación y comercio volvían a incrementar, esta ultima no es del todo malo ya que conviene reactivar la economia pero el punto negativo era que una variable dependia de otra. Llegados a Enero se presenta un punto importante, aquí se observa un pico tanto alto como bajo en la gráfica, esto debido a sus festividades, muchas personas se reunian o acudian a centros de recreación, etc. poco despues los mismos cierran o cambian sus horarios debido a normas de covid. Después de estas fechas la gráfica no decrementa, lo cual es bueno en parte ya que el comercio aumenta, pero el punto malo sería que los centros de recreación también aumentan con lo mismo (si la recreación o centros de recreación aumentan = aumentan las posibilidades de casos de covid).
…
- Supermercados y farmacias:
Mucha gente en Mexico decidio ir menos al supermercado pero comprar una mayor cantidad de comida cuando hacian el viaje por ello en parte se ve que despues de tiempo se nota un tipo de ciclo que crece y baja, por esto mismo “Nielsen México había señalado que el canal con mayor crecimiento era el de Autoservicio (+29%), seguido de Mayoristas (+16%) y Farmacias (+14%).” Unido a este hecho tambien estaba el fenomeno de las compras de panico que ocurrieron a principios del 2020 y mas especificamente la compra de papel higiénico ya despues se fue normalizando y apartir de abril las visitas a estos sitios fueron amentando de forma progresiva, si bien aumentaba de manera progresiva no habría ningún “pico” muy significante en la gráfica hasta que llegó la época decembrina en 2020, el 24 de diciembre del 2020 se puede apreciar que hubo un incremento bastante enorme en comparación a como venía progresando la gráfica, esto debido a que el 24 de diciembre se festeja noche buena y mucha gente salió a los mercados a comprar todos los preparativos para noche buena y navidad, por esto mismo la movilidad cayó en picada una vez pasada noche buena, sin embargo no tardaría en volver a subir en picada la movilidad de la gente, ya que una semana después, el 31 de diciembre del 2020 se vuelve a repetir exactamente lo mismo que con noche buena, mucha gente salió a los mercados para comprar todo lo necesario para festejar el año nuevo, después de año nuevo la movilidad en los mercados y farmacias nuevamente fue bajando considerablemente y en esta ocasión se tardó más tiempo en que volviera a subir la movilidad, esto en parte debido a la cuesta de enero, mucha gente ya no se podía dar el lujo de ir a comprar tantas cosas como antes, aun así la movilidad siguió aumentando progresivamente, inclusive el pico que ocurre el 30 de abril (día del niño) puede ser comparable al que hubo en año nuevo, esto debido a que también mucha gente decidió festejar este día, por ende la movilidad aumento ese mismo día, ya después no hubo un declive tan enorme como lo hubo en año nuevo, ya que año nuevo trajo consigo la cuesta de enero y el día del niño no. Como se puede apreciar, el comportamiento de la movilidad que se tiene respecto a las farmacias y supermercados siempre aumenta y disminuye de manera significativa cuando se trata de una fecha especial, sin embargo mientras no hay ninguna de estas fechas, se mantiene aumentándose progresivamente.
- Parques:
La primer caída drástica registrada en la movilidad dentro de los parques fue durante el mes de marzo, comenzando el día 15, esto debido a que en esta fecha fue cuando México comenzó a tomar acción para protegerse del coronavirus y la población se resguardo en sus hogares debido a la alarmante situación que se veía venir, a partir de ese punto la gráfica de movilidad en estas zonas comenzaron a bajar progresivamente con pequeños picos y caídas debido a que durante los fines de semanas las personas suelen acudir mas comúnmente a estas zonas recreativas, por eso se generan esos picos intermitentes. Esto duro hasta un mes después, porque a partir del 19 de abril los números comenzaron a ir igualmente de manera progresiva en aumento hasta septiembre del mismo año, esto debido a que entro durante ese rango de meses llega el verano y se vuelve más recurrente asistir a parques y centros recreacionales. Apartar del mes de septiembre los valores se manutuvieron relativamente estables, los lapsos entre cada incremento y decrecimiento se volvieron más pequeños, a excepción de los 23, 24 y 25 de diciembre, donde se presentó una caída un poco más notoria debido a que en esos días las personas pasan la mayor parte del tiempo con sus familias, la semana entre navidad y año nuevo también registro niveles de movilidad bajos con respecto a las anteriores. Entrando el año la gráfica comenzó baja y fue aumentando lentamente, a diferencia de los días 18, 19 y 20 de enero, ahí hubo un bache algo mas considerable en la gráfica el cual relacionamos con el inicio del ciclo escolar. Por último, se registró un amplio pico de crecimiento durante la última semana de marzo debido a la semana santa y otro pequeño pico durante los últimos días de abril y principios de mayo causado por el día del niño.
- Estaciones de transito:
Respecto a las Estaciones de transito, se tiene como registro una caída impresionante por las fechas de Marzo, si retrocedemos en el tiempo nos podemos dar cuenta que el covid empezó o llego a México el 27 de febrero del 2020, si observamos con calma estos dos datos nos podemos dar cuenta de el cómo estos eventos se relacionan, a inicios de la pandemia una de las medidas más habladas fue la de evitar estar en lugares cerrados con mucha gente y si no tenias la necesidad de salir, que no lo hicieras, por eso se debe ese decremento masivo antes de Abril del 2020, si seguimos avanzando en la gráfica, observamos que empieza a subir o a incrementar el uso de las estaciones de transito, eso se puede explicar de la siguiente manera, el incremento ese no significa que la población este vacunada, más bien hace referencia a que por temas de campañas electorales (en estos momentos aun seguiamos en semaforo rojo o naranja pero por temas de economia y de campañas electorales se decia que estabamos en verde o amarillo) se decia que estabamos en semaforo verde con lo cual se empezaron a generar aglomeraciones y por lo tanto generando más casos de covid. Si seguimos avanzando en el tiempo observamos que sigue aumentando conforme aumenta la fecha, en Enero del 2021 volvemos a observar un decremento un tanto importante, esto lo podemos entender en base a diversos puntos de vista, se vuelven a utilizar las estaciones de transito ya sea por la sencilla razón de transportarse de un lugar a otro, también porque mucha gente tiene que viajar ya sea por necesidades de trabajo o personales. Ese bajón o decremento lo entendemos que es por cuestión de salud y para evitar contagios y/o una nueva ola de contagios, los meses proximos ya que los contagios “bajan” se vuelven a utilizar las estaciones de transporte.
- Lugares de trabajo:
Si vemos el patrón que forma la gráfica de la movilidad de los lugares de trabajo podemos ver que se comporta de una manera muy peculiar, y su explicación es muy sencilla, la movilidad en lugares de trabajo siempre cae en picada cada 7 días y después vuelve a subir, esto debido al día de descanso que se les otorga a los trabajadores a la semana, una vez aclarado este comportamiento ahora si podemos enfocarnos en las caídas más significativas que han tenido estos picos, la primer gran caída que hubo respecto a la movilidad en los lugares de trabajo fue el 16 de marzo del 2020, esto debido al inicio de la cuarentena en México que trajo consigo muchas suspensiones de labores, esto provoco que la caída de la movilidad de los lugares de trabajo fuera más grande que las anteriores, después la movilidad fue aumentando progresivamente, aunque es verdad que el 1 de mayo volvería a caer un poco pero esto debido a que en ese día se festeja el día del trabajador y por eso mismo muchos trabajadores se tomaron el día libre, hay otros picos de aumento significativos el 10 de mayo y el 21 de junio ya que estos se tratarían del día de la madre y el día del padre respectivamente, a decir verdad es cuando menos interesante que en ambos días festivos existiera un gran incremento en la movilidad de trabajo, ya que lo probablemente se espera de esas fechas es otra caída en la movilidad de trabajo, no habría otro declive significante en la movilidad del trabajo hasta el 16 de septiembre del 2020, esto debido a la suspensión de labores por el día de la independencia , ocurriría otra caída de movilidad por suspensión de labores justo un mes después el 16 de noviembre, esto porque se decidió recorrer a ese día la celebración de la revolución mexicana que originalmente se festejaría el 20 de noviembre, después de estas fechas llegaron las épocas decembrinas y con ellas navidad y año nuevo, fechas en las cuales obviamente volvería a haber una caída en la movilidad de trabajo, el 1ro de febrero hubo otra suspensión de labores ya que se recorrió nuevamente la conmemoración del 5 de febrero (como ocurrió con el 20 de noviembre), el 15 de marzo también hubo suspensión de labores por el natalicio de Benito Juárez por lo que también hubo otra caída en la movilidad en lugares de trabajo y finalmente tanto el 1 como 2 de abril hubo una caída más en la movilidad porque hubieron nuevamente suspensiones de labores esos días. Como pueden ver, la gráfica de movilidad respecto a las áreas de trabajo siempre baja y sube de forma significante por el día de descanso que se le da al trabajador una vez a la semana y también cuando hay una suspensión de labores que es cuando más baja significativamente la gráfica, aunque es verdad que no tarda en aumentar su movilidad.
- Lugares residenciales:
En cuanto a la gráfica de residenciales se puede notar como a principios del 2020 el porcentaje de movilidad va subiendo y llega a un pico el 10 de abril el cual se encuentra entre la semana de semana santa lo que nos indica que mucha gente decidió salir de vacaciones a pesar de que los casos de covid para ese entonces estaban en aumento. Pero si vemos la línea de tiempo nos damos cuenta de que fue bajando de forma cíclica ya que en México mucha gente salía entre semana para distraerse del hecho de estar encerrados y aparte se les unían las personas que por necesidad salían todos los días ya que si no lo hacían no tendrían con que comprar comida. Ya para el mes de septiembre del año 2020 se puede notar como hubo un pico que llego a su tope el 16 de septiembre lo cual se lo podemos atribuir a las fiestas patrias donde las personas salieron al igual que paso en el mes de diciembre donde la gente aprovecho la navidad para salir de sus casas y este efecto también duro hasta el mes de enero del 2021. Una vez más para la fechas de abril vuelve a surgir una alza en el porcentaje de movilidad en temporada de vacaciones de semana santa.