¿Qué es la calidad del aire?

• Con el nombre de atmósfera conocemos a la envoltura gaseosa que rodea a la Tierra, constando de unos 200 Km de espesor. La atmósfera es un medio continuo a través del cual son transportados y dispersados los contaminantes. Este transporte se realiza gracias al movimiento del aire que se produce a escala planetaria, regional y local.

• Una vez en la atmósfera, la persistencia de los contaminantes dependerá de diversos factores, ya sean de carácter meteorológico, como el lavado por la lluvia y la deposición por acción de la gravedad o el impacto contra superficies, o su transformación por diversas reacciones químicas en otras sustancias que puedan ser contaminantes (contaminantes secundarios).

• Técnicamente se puede definir la calidad del aire, inmisión o valor límite como la concentración de contaminante que llega a un receptor, más o menos alejado de la fuente de emisión.

Causas.

El uso de combustibles fósiles como la gasolina y el gas natural son grandes contribuyentes a la polución del aire. Estos emiten gases como el dióxido de carbono y el metano, dos de los mayores contaminantes y generadores de otros problemas como el efecto invernadero. El dióxido de azufre es particularmente peligroso para el medio ambiente pues es el principal componente de la lluvia ácida.

Una las principales causas de la contaminación del aire es el uso de combustibles fósiles. Su liberación hacia la atmósfera produce un exceso de material particulado \((PM_10 y PM_2.5)\) y de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono, los óxidos de nitrógeno y los óxidos de azufre. Por su parte, el ozono, que aunque en condiciones de equilibrio nos ha ayudado a evitar la radiación ultravioleta, en grandes cantidades puede presentar problemas para la salud.

OZONO(O3)

¿Qué es el ozono?

El ozono es un gas natural que se encuentra en dos capas distintas de la atmósfera. En la capa más baja de la atmósfera (la troposfera), junto a la superficie de la tierra, el ozono es un contaminante y uno de los elementos clave del “smog” o niebla tóxica. Este es el ozono “malo”. La capa que se encuentra por encima de la troposfera se llama estratosfera, y es ahí donde se encuentra el ozono “bueno” que protege la vida en la tierra al absorber parte de los rayos ultravioleta del sol. El ozono estratosférico se concentra sobre todo entre 6 y 30 millas por encima de la superficie terrestre. El ozono en altas concentraciones es un contaminante del aire que provoca efectos nocivos en la salud humana, las plantas y los animales. Tiene además una contribución al calentamiento global.

Fuente: https://www.epa.gov/sites/default/files/documents/ozono.pdf

Efectos que el ozono tiene sobre la salud:

Una gran cantidad de ozono en el aire puede producir efectos adversos de consideración en la salud humana. Principalmente el ozono irrita las vías respiratorias. En altas concentraciones reduce la función pulmonar, empeora el asma, inflama las células que cubren los pulmones y el ozono agrava enfermedades pulmonares crónicas.

Fuente: https://biblioteca.semarnat.gob.mx/janium/Documentos/Ciga/Libros2013/CD001593.pdf

Importancia del ozono:

El Ozono juega dos roles importantes dependiendo en qué capa de la atmósfera se encuentra. La atmósfera que envuelve la Tierra cumple funciones esenciales para el mantenimiento de la vida: aloja la capa de ozono que filtra la dañina radiación ultravioleta (UV) proveniente del sol. La radiación UV-B incrementa el nivel del smog superficial, especialmente en las ciudades en donde las emisiones vehiculares y de la industria son la base de las reacciones fotoquímicas. Estas reacciones tienen de por sí un efecto adverso sobre la salud humana y el medio ambiente.

¿Qué es el dióxido de azufre?

El SO2 es un gas incoloro con un olor penetrante que se genera por la combustión de fósiles (carbón y petróleo) y la fundición de menas que contienen azufre. La principal fuente antropogénica del SO2 es la combustión de fósiles que contienen azufre usados para la calefacción doméstica, la generación de electricidad y los vehículos a motor.

¿Qué efectos tiene en la salud?

La contaminación del aire por SO2 causa los siguientes efectos: • Dificultad para respirar. • Inflamación de las vías respiratorias. • Irritación ocular por formación de ácido sulfuroso sobre las mucosas húmedas. • Alteraciones psíquicas. • Edema pulmonar. • Paro cardíaco. • Colapso circulatorio. • Queratitis.

El dióxido de azufre (SO2) también se ha asociado a problemas de asma y bronquitis crónica, aumentando la morbilidad y mortalidad en personas mayores y niños. Los asmáticos y las personas con enfermedades pulmonares obstructivas crónicas (EPOC) y con problemas cardíacos son los más sensibles a los efectos del SO2.

https://www.saludgeoambiental.org/dioxido-azufre-so2

Data Science

Data Science o ciencia de datos es una disciplina científica centrada en el análisis de grandes fuentes de datos para extraer información, comprender la realidad y descubrir patrones con los que tomar decisiones. (Universidad Complutense Madrid, 2020)

Estadística Descriptiva

La estadística descriptiva es la parte de la estadística que sintetiza y resume la información contenida en un conjunto de datos, por tanto, un análisis descriptivo consiste en clasificar, representar y resumir los datos. La descripción se puede hacer utilizando dos tipos de procedimientos: mediante el cálculo de índices estadísticos que son números que resumen de modo sencillo la información contenida en los datos reales, o bien utilizando representaciones gráficas que son muy útiles, ya que pueden aportar mucha información en un solo golpe de vista.

Área de estudio

La localización de los sitios de muestreo fue: Centro: 110°5711.1“O y 29°04’40.8”N, Noreste: 110°57’40.3“O y 29°07’17” N y Noroeste: 111°00’25.4“O y 29°07’06.6”N, los cuales se localizan en la ciudad de Hermosillo, Sonora, México (Fig. 1). El clima identificado para la ciudad corresponde a los tipos muy seco muy cálido y cálido BW(h’) y muy seco semicálido BWh, predominando en el 47.5 y 49.6 % de la superficie municipal respectivamente. La temperatura promedio es de 25.1 °C y el mes más frío es diciembre con promedio de 16.8 °C; el mes más caluroso es julio con promedio de 32.6 °C. La precipitación promedio es de 393.8 mm y los meses con las mayores precipitaciones pluviales son julio, agosto y septiembre. La vegetación, de acuerdo a la superficie municipal ocupa: agricultura el 14.64 %, bosque el 0.06 %, matorral el 74.75 %, pastizal el 3.03 % y otros el 7.52% (INEGI 2006). Los vientos dominantes se dirigen en sentido suroeste-noreste por la mañana y en sentido contrario por la tarde (Gobierno Municipal de Hermosillo 2003).

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

IV. OBJETIVO

• Determinar cómo varían las concentraciones de contaminantes en el aire y su relación con la movilidad durante el periodo Febrero 2020 - Mayo 2021 en la ciudad de Hermosillo, Sonora.

V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En el siguiente apartado se realizarán los análisis para obtención de resultados y se discutirán sus interpretaciones.

Reporte de movilidad.

movilidad <- ggplot(caire)+
  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)

En este gráfico de movilidad urbana(Basado en los datos de google mobility reports.) podemos apreciar los cambios en movilidad basados en el valor anterior. De esta forma podemos ver los cambios a través del tiempo en los patrones de la gente para intentar analizar el comportamiento de los mismos y los factores que puedan influenciar en la contaminación del medio ambiente.

Contaminantes atmosféricos

plot_ly(caire,colors = rainbow(15)) %>%
  add_lines(x = ~Fecha, y = ~O3,mode="lines",name = "O3") %>%
add_lines(x = ~Fecha, y = ~SO2,mode="lines", name = "SO2") %>%
add_lines(x = ~Fecha, y = ~PM10,mode="lines", name ="PM10")  %>%
rangeslider() %>% 
  layout(title = 'Contaminantes atmosféricos',
         xaxis = list(title = 'Fecha'),
         yaxis = list(title = 'Concentración(ppb para O3 y SO2, ug/m3 para PM10)'))

Para esta gráfica lo que tenemos son los 3 principales contaminantes que tomamos en cuenta para la elaboración de este estudio. Mientras que para el O3 y SO2 hablamos en PPBs para las PM10 hablamos de ug/m3s. Y en lo que a primera vista parecería un gráfico mal esstructurado este tiene la particularidad de ser interactivo por lo que podemos aislar partes singulares del mismo para representar individualmente datos en particular u otros según lo requiera. Particularmente podemos observar como la contaminación se mueve casi que en cojunto con la reactivación de labores y actividades que se habían detenido por la pandemia.

Matriz de correlación entre factores

corrplot(cor(dplyr::select(caire, O3, PM10, Reactivacion_Comercial, Supermercado_Farmacia, Parques_Centros, Lugares_Trabajo, Residencia)),
         method = "number", tl.col = "black")

Para este gráfico tenemos todas nuestras variables influyentes en el estudio en una matriz de correlaciones que nos permite observar relaciones mutuamente excluyentes o relaciones que suceden al mismo tiempo. Para este caso podemos ver cosas como. una inferencia como que si la gente está en parques y centros recreativos no está en su casa un 62% de las veces.

Gráfico de dispersión

Para el gráfico de pares de las variables del caso de estudio nos permite ver gráficamente como como se representan las relaciones de las variables entre ellas, a su vez nos permite ver numéricamente qué tan relacionadas están.

Muertes anuales por Infecciones respiratorias agudas por grupo de edad

morbi <- read_xlsx("morbilidadrespiratoria.xlsx")

gr <-barplot(morbi$Casos, names = morbi$Edad, xlab = "Grupos de edad", ylab = "Número de casos", main = "Casos de enfermedades respitarorias agudas por grupo de edad", col = rainbow(22))

En este gráfico de barras simples tenemos el número de casos por grupo de edad de enfermedades respiratorias agudas. Esto simplemente para ilustrar el punto del hecho de que un gran porcentaje de las mismas están relacionadas con las altas concentraciones de contaminantes atmosféricos en las ciudades más pobladas del país.

Fuente:https://epidemiologia.salud.gob.mx/anuario/2019/principales/estatal_grupo/son.pdf

Tabla de datos representativa de movilidad y contaminantes.

datatable(caire)

Tabla de datos representativa de casos de enfermedades respiratorias agudas..

datatable(morbi)