Campaña Exploratoria de Monitoreo en la ZMVM
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Figura 1. Configuración
del laboratorio móvil utilizado en la Campaña
Exploratoria de Monitoreo en la ZMVM—Febrero 2002. |
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).
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Figura 2. Mediciones del
laboratorio móvil de contaminantes gaseosos diurnos
y concentraciones de especies en aerosoles finos en el Pedregal,
Febrero 15 y 16 del 2002.
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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.
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Figure 3. Comparación
de una pluma de escape transitoria de fuente móvil:
correlaciones de HCHO/CO2 de tráfico en la ZMVM (02/02)
y zona metropolitana de Boston (03/02)
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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.
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