Campaña Exploratoria de Monitoreo en la ZMVM

Ahora, en su segunda fase, el Proyecto de la Ciudad de México se ha enfocado hacia un análisis cuantitativo de la contaminación del aire, donde las mediciones en campo representan un papel importante. Una de las principales actividades que se han planeado involucra la realización de campañas de monitoreo exploratorio e intensivo, para actualizar y mejorar la información sobre inventarios de emisiones, la química y los procesos de dispersión de los contaminantes emitidos en la ZMCM.

Una serie de mediciones de campo en sitios fijos y móviles, patrocinados por la Comisión Ambiental Metropolitana (CAM) y coordinado por Dr. Luisa Molina, fueron desarrollados durante el mes de Febrero del 2002 y una campaña de monitoreo intensiva de cinco semanas está programada para realizarse desde finales de Marzo hasta comienzos de Mayo del 2003. La campaña fue realizada utilizando un laboratorio móvil desarrollado por Aerodyne Research Inc. (ARI), y equipado con una serie de instrumentos de diagnóstico en tiempo real para gases traza y partículas, así como también varios otros instrumentos de la Univesidad Estatal de Washington (WSU), Universidad Estatal de Montana (MSU) y el Massachusetts Institute of Technology (MIT). La parte mexicana de la campaña de monitoreo incluyó a científicos del Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), Instituto Nacional de Salud Pública (INSP) así como también investigadores de las distintas agencias gubernamentales mexicanas involucradas en la calidad del aire de la ZMCM—la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), la Secretaría del Medio Ambiente del Gobierno del Distrito Federal (SMA-GDF) y la Secretaría de Ecología del Estado de México (SEGEM).

La configuración de la unidad móvil que se utilizó durante la campaña de monitoreo en Febrero de 2002 se muestra en la Figura 1. La medición en tiempo real de gases traza específicos se realizó con un sistema espectroscópico de absorción diferencial láser infrarrojo sintonizable (TILDAS) por ARI utilizando diodos láser de sal de plomo. La composición química no-refractaria y la distribución del tamaño de partículas (40 a 2000 nm), se realizó con un novedoso espectrómetro de masas para aerosoles (AMS) de respuesta rápida, diseñado y construido por ARI. Las mediciones de respuesta rápida en un sitio fijo para compuestos aromáticos específicos y COV parcialmente oxidados fueron realizadas por el sistema Proton Transfer Reaction Mass Spectrometer (PTR-MS), operado por MSU. Una unidad comercial LICOR de infrarrojo no dispersivo provee mediciones en tiempo real de CO2 y un contador de condensación comercial de partículas (TSI) provee la densidad total de partículas entre 10 y 1000 nm. Los monitores comerciales de calidad del aire para NO/NO2, CO y O3 suministrados por la WSU también fueron incluidos. El flujo de la radiación solar ultravioleta se registró empleando un radiómetro de UV total Epply. La WSU colectó muestras de aire ambiente para COV en sitios de monitoreo específicos dentro del área urbana, mediante el uso de cánisters portátiles.

Durante la campaña de monitoreo exploratoria, el laboratorio móvil operó en tres modos. Primero, fueron realizadas mediciones diurnas de niveles de contaminación en ciertas estaciones de monitoreo de la RAMA, esto proveyó información de alta resolución temporal para contaminantes específicos para ayudar a validar y amplificar la información de los instrumentos de monitoreo. Segundo, fueron realizadas mediciones móviles a través de sectores específicos de la ciudad para trazar niveles de contaminación ambientales y para muestrear y caracterizar fuentes fijas y móviles de emisión de plumas. Finalmente, fueron realizados experimentos intensivos de persecución de vehículos para una mejor caracterización de las emisiones gaseosas y de partículas provenientes de ciertos tipos de vehículos seleccionados, incluyendo camiones pesados a diesel (HDDT), autobuses y colectivos. Mientras que actualmente se esta realizando un análisis detallado de la información obtenida durante la campaña exploratoria de monitoreo en Febrero del 2002, aquí se presenta una muestra de los hallazgos para indicar la calidad y la importancia de la información. La Figura 2 presenta una muestra de la información diurna de un sitio fijo, la información fue tomada en la estación de la RAMA localizada en el patio de recreo de una escuela primaria en el Pedregal.

Situada en la parte suroeste del Distrito Federal, la estación Pedregal recibe el flujo de contaminación cuando el patrón normal de flujo de vientos sopla de áreas de industria pesada y del centro urbano de la metrópoli hacia el suroeste.
Aunque el clima no fue inusualmente caliente o soleado, puede ser observada una actividad fotoquímica considerable, con niveles de ozono excediendo los 250 ppbv en la tarde del 15 de Febrero y 200 ppbv en la tarde del 16 de Febrero (línea gris en el segundo panel desde la parte superior). Una clave de esta actividad fotoquímica son los altos niveles de formaldehído (línea verde en el panel central, medido con el instrumento TILDAS). Los niveles de 20 a 40 ppbv de HCHO se acumulan en la mañana, precediendo los picos de los oxidantes fotoquímicos por varias horas. Los datos provenientes del centro urbano y de áreas industriales en el noroeste muestran incluso mayores acumulaciones matutinas de HCHO, aún en mañanas completamente nubladas sin actividad fotoquímica apreciable (en general el clima durante la campaña de Febrero del 2002 fue inusualmente nublado, lluvioso y frío) demostrando grandes fuentes de emisión para este especie clave que induce la actividad fotoquímica.

Finalmente, la información del AMS, panel superior, muestra un “auge” de aerosoles finos secundarios (el modo máximo a 400-500 nm), compuestos en forma primaria por nitrato de amonio, sulfato de amonio y COV parcialmente oxidados.
La producción simultánea al comienzo de la tarde de grandes concentraciones de oxidantes fotoquímicos (ozono, dióxido de nitrógeno, nitratos orgánicos) y aerosoles finos secundarios demuestran la cercana conexión entre los problemas de los oxidantes fotoquímicos y de los aerosoles finos en la ZMVM y sugiere que éstos tendrán que ser tratados en concierto, y no como aspectos separados.

Los datos tomados durante las actividades de trazado de transversos en la ZMVM con el laboratorio móvil confirman que una fuente de emisión significativa de HCHO está presente y persistente. Usando las mediciones de respuesta rápida (1s) TILDAS y NDIR, la cantidad de HCHO presente cuando las muestras de laboratorio móvil de una pluma transitoria de CO2, predominantemente de fuentes vehiculares móviles, pueden ser evaluadas. La Figura 3 muestra la correlación (en azul) entre la concentración de CO2 y HCHO en la ZMVM en las plumas transversales durante un recorrido, mientras la misma correlación para una muestra del tráfico metropolitano de Boston a mediados de Marzo del 2002 se muestra en rojo. El promedio de la razón HCHO/CO2 en plumas en la ZMVM es de 0.0002

La Campaña Exploratoria de Monitoreo en la ZMVM también mostró la utilidad de usar el laboratorio móvil en el modo de “persecución”, donde los tipos de vehículos motorizados de interés pudieron ser específicamente monitoreados para una mejor cuantificación de sus características de emisión como una función de sus ciclos de manejo. En este modo el vehículo blanco u objetivo del tipo deseado es seguido de manera que el puerto de muestreo del laboratorio móvil se mueve dentro y fuera de la pluma del escape.

Campaña de Monitoreo 2003 en la ZMVM

El equipo de trabajo experimental MIT/CAM se ha comprometido a una campaña intensiva de cinco semanas de duración durante la primavera del 2003. La fase de campo de la campaña de monitoreo está planeada para extenderse desde finales de Marzo hasta comienzos de Mayo y está designada para que cubra el punto más álgido de la estación anual fotoquímica. Este período de tiempo incluirá la realización de mediciones antes, durante y después de la Semana Santa (del 14 al 20 de Abril del 2003). Históricamente durante este período el tráfico vehicular suele disminuir, ya que muchos de los residentes de la ciudad salen de vacaciones. Si tomamos medidas antes, durante y después de este período, es muy probable que una mejor evaluación de la contribución de las emisiones vehiculares a la degradación de la calidad del aire en esta mega ciudad pueda ser analizada con respecto a los niveles de oxidantes y aerosoles. A diferencia de la campaña exploratoria de Febrero del 2002, que se concentró fundamentalmente en mediciones del laboratorio móvil, la campaña del 2003 contará además con un "superemplazamiento" altamente instrumentalizado que se ubicará en el mismo sitio de la sede central de la campaña en el Centro Nacional de Investigación y Capacitación Ambiental o CENICA. El superemplazamiento será realzado por el despliegue de uno o dos instrumentos de investigación de análisis del diferencial óptico del visible/ultravioleta cercano (DOAS) y un LIDAR de investigación. Tambien albergará a varios grupos colaboradores de investigación de EU de mediciones, inluyendo a los doctores Jeffrey Gaffney y Nancy Marley, del Departamento de Energía de los EU (DOE) del Laboratorio Nacional Argonne y los doctores Janet Arey y Roger Atkinson de la Universidad de California en Riverside. Además, similar a la campaña exploratoria de Febrero del 2002, estará disponible la información extensa de meteorología y de un amplio rango de especies químicas por parte de los grupos mexicanos de investigación participantes.