View
3
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
1
DETERMINACIÓN DEL CICLO DIURNO Y CÁLCULO DE LA
CONCENTRACIÓN DEL MATERIAL PARTICULADO PM10 Y PM2.5 EN EL
SUROCCIDENTE Y NORORIENTE DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C. POR
MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS Y VOLUMÉTRICOS
DANIELA GARCÍA AGUIRRE
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C. MAYO DE 2015
2
DETERMINACIÓN DEL CICLO DIURNO Y CÁLCULO DE LA
CONCENTRACIÓN DEL MATERIAL PARTICULADO PM10 Y PM2.5 EN EL
SUROCCIDENTE Y NORORIENTE DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C. POR
MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS Y VOLUMÉTRICOS
DANIELA GARCÍA AGUIRRE
Proyecto de Grado en Modalidad Proyecto de Investigación de Pregrado
Asesor
RICARDO MORALES BETANCOURT
Ph.D
Profesor Asistente
Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL
BOGOTÁ D.C. MAYO DE 2015
3
Tabla de contenido
ILUSTRACIONES .......................................................................................................... 4
ESQUEMAS ..................................................................................................................... 5
FOTOS ............................................................................................................................. 5
GRÁFICAS ...................................................................................................................... 5
TABLAS ........................................................................................................................... 8
RESUMEN ....................................................................................................................... 9
1.INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 9
2.OBJETIVOS ................................................................................................................11
2.1. Objetivo general .....................................................................................................11
2.2. Objetivos específicos ..............................................................................................11
3. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................12
3.1. Contaminantes criterio ............................................................................................12
3.2. Material particulado ................................................................................................12
3.3. Regulación internacional y nacional ........................................................................13
3.4. Efectos de PM a la salud humana ............................................................................13
3.5. Metodologías de medición ......................................................................................14
3.5.1. Métodos discontinuos .......................................................................................15
3.5.2. Métodos continuos ...........................................................................................15
3.6. Equipos de muestreo ...............................................................................................15
3.6.1. Muestreadores pasivos .....................................................................................15
3.6.2. Muestreadores activos ......................................................................................17
3.6.3. Analizadores automáticos .................................................................................19
3.6.4. Sensores remotos..............................................................................................20
4. METODOLOGÍA .......................................................................................................21
4.1. Equipos utilizados ...................................................................................................21
4.1.1. High Volume Sampler (HiVol) para PM10 y PM2.5 ........................................21
4.1.2. Harvard Impactor para PM2.5 ..........................................................................23
4.1.3. DustTrak para PM10 y PM2.5 ..........................................................................25
4.2. Puntos de muestreo .................................................................................................26
4.3. Rangos de tiempo de muestreo por equipo ..............................................................29
4
4.4. Metodología de análisis de muestras .......................................................................30
4.4.1. Metodología para el análisis de filtros ..............................................................30
4.4.2. Metodología para el análisis de datos DustTrak ................................................36
5. RESULTADOS ...........................................................................................................40
5.1. Muestreo Suroccidente............................................................................................41
5.1.1. Efecto de la dirección del viento .......................................................................54
5.2. Muestreo Nororiente ...............................................................................................55
5.2.1. Efecto de la dirección del viento .......................................................................70
6. RECOMENDACIONES .............................................................................................70
7. CONCLUSIONES .......................................................................................................71
8. REFERENCIAS ..........................................................................................................72
ILUSTRACIONES
Ilustración 1 Muestreador pasivo CPDT tomado de:
http://www.lqa.utfsm.cl/imagenes/colector_pasivo.gif ...................................................... 17
Ilustración 2 Partes del HiVol tomado de:
http://www.scielo.org.co/img/revistas/luaz/n34/n34a12f6.jpg ........................................... 18
Ilustración 3 Sensor detector Compuestos orgánicos volátiles tomado de:
http://www.ambiental-global.com/es/instrumentacion/86-detector-explosividad-toxicos-
ambdetector.html ............................................................................................................. 19
Ilustración 4 Analizador de NO2 Modelo T500u Caps tomado de:
http://www.sanambiente.com.co/index.php/productos/productos-linea-aire/equipos-para-
medicion-de-gases/119-analizadores-automaticos-de-gases-con-aprobacion-us-epa-en-el-
medio-ambiente#analizador-de-no2-model ...................................................................... 20
Ilustración 5 Sensor LIDAR tomado de:
http://www.roprodesign.com/files/9212/8758/9777/NASA_Horizontal.jpg ........................ 20
Ilustración 6 Sistema de impactación del HiVol tomado de:
https://www.qld.gov.au/environment/assets/images/pollution/monitoring/air/hivol-
sampler.gif ....................................................................................................................... 22
Ilustración 7 Cabezote y cuerpo de HiVol tomado de: http://www.hi-
q.net/images/Products/Pm10unitX(5r2cx2).jpg ................................................................ 23
Ilustración 8 DustTrak TSI 8520 tomado de:
http://www.tsi.com/uploadedImages/_Site_Root/Products/_Discontinued_Products/8520.jp
g ...................................................................................................................................... 25
Ilustración 9 Bandeja soporte de orificio tomado de: (Universidad de los Andes, 2006) .. 34
Ilustración 10 CVF orificio tomado de: (Universidad de los Andes, 2006) ....................... 34
Ilustración 11 Presión de estancamiento y de orificio tomado de: (Universidad de los
Andes, 2006) .................................................................................................................... 35
5
ESQUEMAS
Esquema 1 Diagrama de flujo con procedimiento seguido en muestreo piloto. ................ 27
Esquema 2Diagrama de flujo metodología para cálculo de concentraciones PM2.5 con
Harvard Impactor. ........................................................................................................... 33
Esquema 3 Diagrama de flujo metodología para el cálculo de las concentraciones PM10 y
PM2.5 con HiVol. ............................................................................................................ 35
Esquema 4Procedimiento para el análisis de datos DustTrak.......................................... 39
Esquema 5 Procedimiento seguido para hallar los factores de correción DustTrak. ....... 40
FOTOS
Foto 1 Equipo Harvard Impactor, Bomba. ....................................................................... 24
Foto 2 Harvard Impactor para PM2.5 ............................................................................. 24
Foto 3 Partes de Harvard Impactor: Se resalta el plato de impactación en el medio de la
foto y el porta filtro en la parte inferior derecha. ............................................................. 25
Foto 4 Montaje DustTrak en funcionamiento ................................................................... 26
Foto 5 Montaje HiVol y DustTrak PM10 Suroccidente. .................................................... 28
Foto 6 Montaje en punto de muestreo nororiente ............................................................. 29
Foto 7 Desecador implementado en la preparación de los filtros ..................................... 30
Foto 8 Balanza de presición implementada para el pesaje de los filtros de 37mm. ........... 31
Foto 9 Balanza implementada para el pesaje de los filtros de los HiVol. .......................... 32
Foto 10 Calibrador implementado para controlar el flujo del Harvard Impactor ............. 32
GRÁFICAS
Gráfica 1 Datos DustTrak PM2.5 día 1 Muestreo Suroccidente ....................................... 36
Gráfica 2 Datos DustTrak PM2.5 día 1 Muestreo Suroccidente ....................................... 37
Gráfica 3 Datos PM10 y PM2.5 comparados para el Día2 Muestreo Suroccidente. Rojo:
PM10, Azul: PM2.5.......................................................................................................... 37
Gráfica 4 Comparación PM10 DustTrak y estación Puente Aranda Día3 Muestreo
Suroccidente. Rojo: RMCAB, azul: DustTrak. .................................................................. 38
Gráfica 5 Comparación PM 2.5 entre DustTrak y estación Usaquén Día 3 Muestreo
Nororiente. Rojo: RMCAB, azul: DustTrak. ..................................................................... 38
Gráfica 6 Concentraciones de HiVol PM10 y PM2.5 muestreo SurOccidente Rojo: PM10,
Azul: PM2.5 ..................................................................................................................... 41
Gráfica 7Concentración diurna y nocturna de PM 2.5 IH Rojo: nocturno; Azul: diurno .. 42
Gráfica 8 Concentraciones DustTrak día 1 muestreo Suroccidente Rojo:PM10; Azul:
PM2.5 .............................................................................................................................. 43
Gráfica 9 Concentraciones DustTrak día 2 muestreo Suroccidente Rojo:PM10; Azul:
PM2.5 .............................................................................................................................. 44
6
Gráfica 10 Concentraciones DustTrak día 3 muestreo Suroccidente Rojo:PM10; Azul:
PM2.5 .............................................................................................................................. 44
Gráfica 11 Concentraciones DustTrak día 4 muestreo Suroccidente Rojo:PM10; Azul:
PM2.5 .............................................................................................................................. 45
Gráfica 12 Comparación de DustTrak (Rojo) y RMCAB (verde). Día 1, muestreo
suroccidente ..................................................................................................................... 46
Gráfica 13 Comparación de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo). Día 2, muestreo
suroccidente ..................................................................................................................... 46
Gráfica 14 Comparación de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo). Día 3, muestreo
suroccidente ..................................................................................................................... 47
Gráfica 15 Comparación de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo). Día 4, muestreo
suroccidente ..................................................................................................................... 48
Gráfica 16 Comparación Dustrak, HiVol e IH para PM 2.5 día 1 SurOccidente. Azul
oscuro: DustTrak calibrado; Azul claro: Hivol; Naranja: Harvard Impactor día; Morado:
Harvard Impactor noche. ................................................................................................. 49
Gráfica 17 Comparación Dustrak, HiVol e IH para PM 2.5 día 2 SurOccidente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Morado: Harvard Impactor día; Azul: Harvard Impactor noche
........................................................................................................................................ 49
Gráfica 18 Comparación Dustrak, HiVol e IH para PM 2.5 día 3 SurOccidente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Azul: Harvard Impactor día. .................................................... 50
Gráfica 19 Comparación Dustrak, HiVol e IH para PM 2.5 día 4 SurOccidente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Morado: Harvard Impactor día; Azul: Harvard Impactor noche.
........................................................................................................................................ 51
Gráfica 20 Comparación Dustrak, Hivol y RMCAB para PM10 día 1 SurOccidente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB ........................................................................... 52
Gráfica 21 Comparación Dustrak, Hivol y RMCAB para PM10 día 2 SurOccidente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB. .......................................................................... 52
Gráfica 22 Comparación Dustrak, Hivol y RMCAB para PM10 día 3 SurOccidente. Verde:
DustTrak; Morado: HiVol; Rojo: RMCAB. ...................................................................... 53
Gráfica 23 Comparación Dustrak, Hivol y RMCAB para PM10 día 4 SurOccidente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB. .......................................................................... 54
Gráfica 24 Concentraciones HiVol muestreo NorOriente. Azul: PM10; Rojo:PM2.5 ....... 55
Gráfica 25 Concentraciones PM2.5 diurnas y nocturnas muestreo NorOriente IH. Rojo:
diurno; Azul: nocturno. .................................................................................................... 56
Gráfica 26 Concentraciones del DustTrak PM10 (Rojo) y PM2.5 (Azul) para el día 1
muestreo Nororiente. ....................................................................................................... 57
Gráfica 27 Concentraciones del DustTrak PM10 (Rojo) y PM2.5 (Azul) para el día 2
muestreo Nororiente. ....................................................................................................... 58
Gráfica 28 Concentraciones del DustTrak PM10 (Rojo) y PM2.5 (Azul) para el día 3
muestreo Nororiente. ....................................................................................................... 58
Gráfica 29 Concentraciones del DustTrak PM2.5 para el día 4 muestreo Nororiente...... 59
7
Gráfica 30 Comparación PM10 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 1 muestreo
nororiente. ....................................................................................................................... 59
Gráfica 31 Comparación PM10 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 2 muestreo
nororiente. ....................................................................................................................... 60
Gráfica 32 Comparación PM10 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 3 muestreo
nororiente. ....................................................................................................................... 61
Gráfica 33 Datos de PM10 RMCAB día 4 muestreo Nororiente ....................................... 61
Gráfica 34 Comparación PM2.5 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 1 muestreo
nororiente. ....................................................................................................................... 62
Gráfica 35 Comparación PM2.5 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 2 muestreo
nororiente. ....................................................................................................................... 63
Gráfica 36 Comparación PM2.5 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 3 muestreo
nororiente. ....................................................................................................................... 63
Gráfica 37 Comparación PM2.5 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 4 muestreo
nororiente. ....................................................................................................................... 64
Gráfica 38Comparación datos DustTrak, HiVol, Harvard Impactor y RMCAB para PM2.5
día 1 muestreo Nororiente. Rojo: DustTrak; Verde: Hivol; Morado: Harvard Impactor día;
Azul claro: Harvard Impactor Noche; Azul oscuro: RMCAB. Eje Y: concentración en
ug/m3; eje X: horas. ......................................................................................................... 65
Gráfica 39 Comparación datos DustTrak, HiVol, Harvard Impactor y RMCAB para PM2.5
día 2 muestreo Nororiente. Rojo: DustTrak; Verde: Hivol; Morado: Harvard Impactor día;
Azul claro: Harvard Impactor Noche; Azul oscuro: RMCAB Eje Y: concentración en
ug/m3; eje X: horas. ......................................................................................................... 66
Gráfica 40 Comparación datos DustTrak, HiVol, Harvard Impactor y RMCAB para PM2.5
día 3 muestreo Nororiente. Rojo: DustTrak; Verde: Hivol; Morado: Harvard Impactor día;
Azul claro: Harvard Impactor Noche; Azul oscuro: RMCAB Eje Y: concentración en
ug/m3; eje X: horas. ......................................................................................................... 66
Gráfica 41 Comparación datos DustTrak, HiVol, Harvard Impactor y RMCAB para PM2.5
día 4 muestreo Nororiente. Rojo: DustTrak; Verde: Hivol; Morado: Harvard Impactor día;
Azul claro: Harvard Impactor Noche; Azul oscuro: RMCAB Eje Y: concentración en
ug/m3; eje X: horas. ......................................................................................................... 67
Gráfica 42 Comparación Dustrak, RMCAB y Hivol para PM10 día 1 NorOriente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB. .......................................................................... 68
Gráfica 43 Comparación Dustrak, RMCAB y Hivol para PM10 día 2 NorOriente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB. .......................................................................... 68
Gráfica 44 Comparación Dustrak, RMCAB y Hivol para PM10 día 3 NorOriente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB. .......................................................................... 69
Gráfica 45 Comparación datos RMCAB y Hivol para PM10 día 4 NorOriente. Rojo:
RMCAB; Azul: HiVol ....................................................................................................... 69
8
TABLAS
Tabla 1 Concentraciones PM10 y PM2.5 en organismos internacionales ......................... 13
Tabla 2 Concentraciones de PM10 y PM2.5 establecidas por normatividad nacional ...... 13
Tabla 3 Métodos de muestreo, ventajas y desventajas ...................................................... 15
Tabla 4 Datos de concentración PM10 para los años 2012 y 2013 de la estación de Puente
Aranda y Usaquén de la RMCAB ..................................................................................... 28
Tabla 5 Concentraciones PM10 y PM2.5 HiVol muestreo Suroccidente ........................... 41
Tabla 6 Concentraciones diurnas y nocturnas PM2.5 Harvard Impactor ......................... 42
Tabla 7 Factores de calibración para DustTrak ............................................................... 48
Tabla 8 Factor de Calibración DustTrak vs HiVol PM10 ................................................. 51
Tabla 9 Datos de dirección del viento para el punto de muestreo suroccidente. ............... 54
Tabla 10 Concentraciones PM10 y PM2.5 obtenidas del HiVol para el muestreo en el
Nororiente. ...................................................................................................................... 56
Tabla 11 Factores de calibración para el DustTrak PM2.5 .............................................. 64
Tabla 12Factor de calibración para PM10. ..................................................................... 67
Tabla 13 Datos de dirección del viento para los días de muestreo en el punto Nororiente de
la RMCAB. ....................................................................................................................... 70
9
RESUMEN En este trabajo se reporta la realización de dos campañas de muestreo de material
particulado PM10 y PM2.5 en la ciudad de Bogotá. Los muestreos se llevaron a cabo en un
punto al Suroccidente de la ciudad –zona predominantemente industrial- y uno al
Nororiente –zona mayoritariamente residencial-, con el fin de comparar las concentraciones
de material particulado tras el arrastre generado por la dirección del viento promedio en la
ciudad de Bogotá y en sectores de condiciones diferentes. Las mediciones se realizaron
tanto con equipos gravimétricos (High Volume Samplers y un Impactador Harvard) así
como con equipos de detección óptica (Dusttrak). Al final del estudio se obtuvieron
concentraciones mayores de PM10 y PM2.5 en el punto del Suroccidente, respondiendo a
una mayor tasa de emisiones atmosféricas correspondientes a una alta influencia de fuentes
industriales y vehiculares. Adicionalmente, no fue posible establecer con gran certidumbre
el efecto de la dirección del viento en las concentraciones de PM obtenidas.
1. INTRODUCCIÓN Una de las principales preocupaciones de las grandes ciudades es la calidad del aire, debido
a sus efectos en la salud de su población. Bogotá, al constituirse como capital de la
República de Colombia, es una ciudad que cuenta con una alta densidad demográfica y con
una concentración de población significativa. Así, con 7’862.484 habitantes, según el Reloj
de población de la Secretaría Distrital de Planeación de Bogotá (Alcaldía Mayor de Bogotá
D.C., 2013), Bogotá es la ciudad más poblada de Colombia. Además, dado que Bogotá se
constituye como la economía con mayor participación en la generación del PIB nacional
con un aporte del 24,7% (DANE, 2015) , la ciudad contiene una vasta zona industrial y un
complejo sistema de transporte, lo cual se puede traducir en una alta tasa de emisiones
atmosféricas, producto principalmente de la combustión. En este sentido, debido al
desarrollo industrial y al crecimiento poblacional de la ciudad, Bogotá debe contar con una
regulación estricta de sus contaminantes atmosféricos, con el fin de minimizar la incidencia
de problemas respiratorios en su población.
Así, con el objetivo de hacer un monitoreo constante de los contaminantes atmosféricos de
la ciudad, Bogotá cuenta con una Red de Monitoreo de la Calidad del Aire operando desde
agosto de 1997 (Gutiérrez Romero, 2009) donde, en conjunto con la Secretaría Distrital de
ambiente, se realiza un monitoreo continuo de la concentración de varios contaminantes
atmosféricos (PM10, PM2,5, Ozono, NO2, SO2 y CO) y se formula la política ambiental de
la misma (Alcaldía Mayor de Bogotá D.C.). Esta red de monitoreo cuenta con 13 estaciones
fijas y una estación móvil, donde se mide tanto la concentración de contaminantes
atmosféricos de origen antropogénico y natural como el comportamiento de variables
meteorológicas que determinan su distribución en la atmósfera de la ciudad (Alcaldía
Mayor de Bogotá D.C.). En este sentido, Bogotá cuenta con información suficiente para
10
hacer control de las emisiones de PM10 y PM2.5, al igual que para generar normas que
regulen su concentración.
Cabe señalar que, con el fin de cumplir con los estándares de calidad del aire, los
contaminantes atmosféricos constantemente monitoreados en la ciudad de Bogotá son
aquellos pertenecientes a la Resolución 601 del 2006. Es decir, material particulado PM10,
PM2,5 y PST; y gases contaminantes como SO2, NO2, O3, y CO. Así mismo, según el
Informe anual de calidad del aire de Bogotá reportado en el 2014, los contaminantes SO2,
NO2, y CO continuamente se presentan en concentraciones bajas con respecto a las
concentraciones máximas permisibles establecidas en dicha normatividad. Sin embargo, las
tres formas de material particulado y el ozono, suelen estar por encima del límite máximo
permisible (RMCAB, 2014).
En este sentido, en cuanto al PM10, la norma establece un valor máximo de 50ug/m3
anual,
valor excedido por estaciones de monitoreo ubicadas en el noroccidente y suroccidente de
la ciudad. Así, las estaciones de Carvaja, Kennedy y Suba arrojaron concentraciones
promedio anual de 81ug/m3, 71ug/m
3 y 55ug/m
3, respectivamente. Adicionalmente, para la
estación de Kennedy, ubicada en el suroccidente de la ciudad, la concentración media anual
de PM2,5 registrada supera el límite normativo en 3ug/m3, debido a que el dato obtenido
fue 28ug/m3 y la norma establece 25 ug/m
3. Sin embargo, con respecto al promedio diario
establecido por la Resolución 601 del 2006 de 50ug/m3 sólo se presentaron dos excedencias
por parte de la estación Kennedy y ninguna por las otras estaciones. Por su parte, la
estación Carvajal presentó un promedio anual superior al establecido por la norma para
PST. Así, con 115ug/m3, excediendo en 15ug/m
3 lo regulado -100ug/m
3 - , a esta estación
se le atribuye una mayor concentración de partículas suspendidas totales debido a la alta
influencia de flujo vehicular y fuentes industriales. Por último, en cuanto al O3 se evaluaron
las excedencias con respecto a lo establecido por la norma horaria y para 8 horas, 120ug/m3
y 80ug/m3 respectivamente. De esta manera, con respecto a la horaria la estación de
Guaymaral excede la norma 8 veces, Parque Simón Bolívar 7, Suba 6 veces, Ferias 4,
Fontibón 2 y Usaquén 1; por su lado para la norma octohoria esta fue excedida 111 veces.
Cabe señalar que las mayores concentraciones de este gas contaminante se presentaron en
enero y abril entre la 1:00pm y las 3:00pm, es decir, horas de mayor luminosidad solar que
facilita las reacciones fotoquímicas. Esto, debido a que el ozono troposférico se constituye
como contaminante secundario producido a partir de las reacciones entre NOx, VOCs y
radiación solar (RMCAB, 2014). En este sentido, se observa que los puntos de la ciudad en
los cuales se presenta una mayor propensión de enfermedades en la salud pública a causa
de la mala calidad del aire reflejada en el incumplimiento de la normatividad ambiental,
corresponden a localidades ubicadas en el suroccidente y noroccidente de la ciudad.
El presente trabajo tiene como objetivo brindar información diferencial de las
concentraciones de PM10 y PM2.5 entre el Nororiente y el Suroccidente de la ciudad. Esto,
con el fin de ratificar la importancia de la implementación de políticas ambientales que
11
regulen las concentraciones de material particulado dependiendo de cada contexto dentro
de la ciudad. Cabe señalar que los sitios de muestreo fueron seleccionados estratégicamente
dado que, como se vio, el suroccidente de la ciudad corresponde a una zona de alta
contaminación atmosférica, debido principalmente a la alta influencia de emisiones
industriales y vehiculares; mientras que el nororiente de la ciudad, por ser una zona
principalmente residencial, debería contar con concentraciones menores de material
particulado. Así mismo, se pretende corroborar la información recolectada con diferentes
métodos de muestreo (gravimétrico y volumétrico) y con las estaciones de la RDMCA más
cercanas a los puntos de muestreo; para ver la certidumbre de los datos arrojados por dicha
red de monitoreo. Adicionalmente, se busca determinar si la dirección del viento genera un
fenómeno de arrastre a lo largo de la ciudad, en el cual influya en las concentraciones de
PM10 y PM2.5. Es decir, se busca tener mayor información acerca de la influencia de la
dirección del viento en las concentraciones y la distribución de material particulado dentro
de la ciudad de Bogotá.
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo general
Calcular las concentraciones de material particulado PM10 y PM 2.5 en el Nororiente y
Suroccidente de la ciudad, tomando muestras con dos equipos gravimétricos (Hivol y
Harvard Impactor) y uno volumétrico (DustTrak), haciendo un análisis comparativo con las
concentraciones arrojadas por la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá
(RMCAB), con el fin de encaminar el proceso de toma de decisiones en el planteamiento de
políticas ambientales de la ciudad hacia un diseño diferencial, según el contexto, es decir,
entendiendo la influencia de los distintos factores que gobiernan los puntos de muestreo
seleccionados.
2.2. Objetivos específicos
o Establecer la metodología a seguir en la operación y funcionamiento de dos HiVol
(para PM10 y PM2.5), un Harvard Impactor (para PM2.5) y dos DustTrak.
o Diseñar dos campañas de medición de material particulado PM10 y PM 2.5 con una
duración de 4 días; una en un punto en el Suroccidente y otra en el Nororiente de la
ciudad de Bogotá.
o Calcular las concentraciones de PM10 y PM2.5 encontradas para los equipos
gravimétricos.
o Establecer el ciclo diurno del material particulado a partir de los equipos
volumétricos DustTrak.
12
o Comparar la información recolectada en cada punto de muestreo durante las
campañas de monitoreo, con datos de la estación de monitoreo de la RMCAB más
cercana al punto.
o Analizar la información con respecto a los datos obtenidos de dirección de viento.
3. MARCO TEÓRICO
Antes comenzar con la metodología implementada en el estudio y el análisis de datos, es
necesario dar claridad a términos y conceptos contemplados dentro del objeto de estudio,
tales como todo lo referente a la contaminación atmosférica y el material particulado, como
las distintas metodologías y equipos implementados para su medición. Esto, con el fin de
facilitar la comprensión y futura réplica del presente trabajo.
Tal como se mencionó anteriormente, es de vital importancia que la normatividad y
regulaciones de la ciudad de Bogotá en términos de calidad del aire se ajusten a las distintas
normas internacionales. Es decir, a estándares de calidad de aire que buscan establecer
concentraciones máximas de contaminantes criterio que no deben ser superadas para evitar
problemas de salud humana.
3.1. Contaminantes criterio
Vale la pena aclarar que los contaminantes criterio corresponden a aquellos contemplados
por los Estándares Ambientales Nacionales de Calidad de Aire (NAAQS) como peligrosos
para la salud humana. Así mismo, estos contaminantes adquirieron este nombre debido a su
uso en la determinación de niveles máximos permisibles, con el objetivo de evitar
problemas en la salud, el medio ambiente y el bienestar de la población. De esta manera los
contaminantes criterio son: dióxido de azufre , dióxido de nitrógeno , material
particulado (PM), plomo (Pb) monóxido de carbono (CO) y ozono . Cabe señalar que,
dado el objetivo del presente estudio, sólo se discutirán aspectos relacionados al material
particulado (SEMARNAT, 2013).
3.2. Material Particulado
El PM es uno de los contaminantes criterio con mayor incidencia sobre la problemática
actual de la calidad del aire, debido a que afecta en mayor proporción a la salud de la
población. Sus principales componentes son los sulfatos, nitratos, el amoniaco, cloruro
sódico, carbón negro, carbón elemental, polvo mineral y agua, resultantes de procesos
primarios como la combustión o secundarios como reacciones químicas en la atmósfera.
Adicionalmente, el PM se clasifica según su diámetro aerodinámico (diámetro equivalente
al de una esfera de densidad unitaria con igual velocidad de asentamiento) en PM10 y
PM2.5. Donde el primero corresponde a todas las partículas con diámetro inferior a 10 m
13
y el segundo son aquellas partículas con diámetro por debajo de los 2.5 m. Es importante
señalar que el PM2.5 representa un mayor riesgo para la salud debido a que puede alcanzar
los alvéolos e interferir en el intercambio pulmonar de gases (Rojas, Díaz, & Rosas, 2012).
3.3. Regulación Internacional y nacional
En este sentido, tanto el PM10 como el PM2.5 están regulados por diferentes organismos
internacionales tales como la EPA y la OMS, al igual que por la normatividad nacional. La
determinación de las concentraciones máximas permisibles del PM tanto a nivel nacional
como a nivel internacional tiene una larga trayectoria histórica. Así, desde 1971 en EE.UU
se están regulando dichas concentraciones. Sin embargo, a pesar de que las normas
estadounidenses se siguen actualizando, es sólo hasta el 2010 cuando Colombia expide una
última resolución estableciendo las concentraciones máximas permisibles para PM10 y
PM2.5. Así, las concentraciones máximas permisibles por los organismos previamente
nombrados se presentan en las siguientes tablas:
Tabla 1 Concentraciones PM10 y PM2.5 en organismos internacionales
Anual 24 horas
OMS PM10( ) 10 25
PM2,5( ) 20 50
EPA PM10( ) 50 150
PM2,5( ) 15 65
(EPA, 2011) (OMS, 2014)
Tabla 2 Concentraciones de PM10 y PM2.5 establecidas por normatividad nacional
Anual 24 horas
Decreto 0610 de
2010 PM10 ( ) 50 100
PM2,5( ) 25 50
(Ministerio de Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2010)
De esta manera, tal como se observa, Colombia cuenta con una restricción de la
concentración máxima permisible mucho más laxa que organismos internacionales tales
como la EPA o la OMS. Sin embargo, cabe preguntarnos si esta regulación va de la mano
de políticas ambientales adecuadas para cada sector dentro del país y más específicamente
dentro de la ciudad de Bogotá.
3.4. Efectos del PM en la Salud Humana
Tal como se mencionó, se ha comprobado que el PM tiene una alta incidencia en la salud
de la población asociada a incrementes de morbilidad y mortalidad por causa de
14
enfermedades cardiovasculares y respiratorias (Rojas, Díaz, & Rosas, 2012). Esto, debido a
que las partículas pueden afectar la salud humana en tres formas:
o Generar problemas toxicológicos debido a las características físico-químicas propias
de la partícula.
o Interferir con los mecanismos respiratorios del organismo.
o Actuar como precursores de otras sustancias tóxicas.
(Ruiz Ramos, 2006)
El punto en el cual se depositan las partículas dentro del sistema respiratorio está
determinado por el tamaño y la solubilidad de dichas partículas, lo cual explica que el
PM2.5 alcance zonas más remotas que el PM10. Así, las partículas de 10 se depositan
en el tren superior del sistema respiratorio, es decir, en la tráquea, bronquios y bronquiolos;
mientras que las partículas de diámetro menor o igual a 2.5 pueden alcanzar hasta los
alvéolos pulmonares, solubilizándose allí o simplemente depositándose. De esta manera, las
enfermedades causadas por el PM suelen clasificarse como reacciones agudas o reacciones
crónicas. Donde la primera corresponde a enfermedades transitorias como bronquitis, y la
segunda hace referencia a enfermedades inflamatorias sostenidas como el Enfisema o la
bronquitis crónica (Ruiz Ramos, 2006). Cabe señalar que las enfermedades causadas por la
contaminación atmosférica y especialmente debido al PM pueden llevar a la muerte.
3.5. Metodologías de medición
Con el fin de escoger los más apropiados según los objetivos del muestreo establecidos, es
necesario tener claros las limitaciones y ventajas de los distintos métodos de medición de
contaminantes atmosféricos. Existen métodos continuos y métodos discontinuos para la
medición de concentración de material particulado. Los primeros corresponden a aquellos
en los cuales tanto la medición como el análisis del contaminante se hacen en el punto de
muestreo; mientras que los métodos discontinuos requieren del transporte de las muestras
recolectadas en el punto muestreo a un laboratorio para su respectivo análisis. (Fernández
Pathier)
En este sentido, los muestreos son igualmente variables y dependientes de los objetivos de
cada proyecto. Así, se diferencian principalmente tres tipos de muestreo: muestreo continuo
–a lo largo de todo el año-, muestreo periódico –correspondiente a ciertas estaciones del
año- y muestreo puntual –en determinados días u horas-. Así mismo, la selección de los
métodos de análisis y los muestreos debe corresponder a los objetivos del proyecto, el
tiempo de resolución requerido y referencias de reglamentos legales o normas,
principalmente. Existen principalmente cuatro métodos de medida, los cuales se resumen
en la siguiente tabla:
15
Tabla 3 Métodos de muestreo, ventajas y desventajas
Metodología Método de muestreo Ventajas Desventajas
Discontinua Muestreadores
pasivos
o Bajo coste de
operación.
o Sencilla operación.
o No generan
medidas en
rangos de
tiempo
específicos.
Muestreadores activos o Bajo costo de
operación.
o Fácil operación.
o Operación segura.
o Brinda datos en
rangos de tiempo
controlados.
o Genera
medidas para
muestreos
puntuales.
o Requiere de
trabajo
intensivo.
o Requiere
trabajo de
laboratorio.
Continua Analizadores
automáticos
o Brinda información
en tiempo real.
o Compleja
operación.
o De alto
Costo.
o Requieren de
alto
conocimiento
de operación.
Sensores Remotos o Generan medidas
de
multicomponentes.
o Útiles para
medición en la
fuente.
o Muy
complejos en
su operación.
o No son
estrictamente
comparables
con medidas
puntuales.
(Fernández Pathier)
Adicional a lo anterior, es importante resaltar los requisitos tanto de los métodos continuos
como de los métodos discontinuos.
3.5.1. Métodos discontinuos
Requieren principalmente del cuidado del investigador quien debe asegurar la llegada del
100% del material recolectado al laboratorio.
16
Adicionalmente, requieren del manejo de equipos que midan y controlen el volumen de aire
que se está muestreando, y bombas que aporten el caudal constante de aire. Para lo cual,
también es necesario contar con equipos que calibren dicho volumen. Estos métodos
requieren de la utilización de filtros que captan el PM, cuyo pesaje permite determinar la
masa del material recolectado. (Fernández Pathier)
3.5.2. Métodos continuos
Los métodos continuos requieren de un diseño exhaustivo de la línea de muestreo, el diseño
del flujo laminar vertical y del distribuidor convencional. Esto, con el fin de evitar las
reacciones químicas con entre el material recolectado y las paredes del muestreador, para lo
cual los materiales deben ser inertes. Adicional a esto, es necesario llevar un control estricto
de la temperatura del ambiente y los equipos. (Fernández Pathier)
3.6. Equipos de muestreo
Tal como se mostró en la tabla anterior, existen diferentes tipos de quipos según la
metodología y el método de muestreo. A continuación se hará una descripción general de
los diferentes equipos para cada metodología de muestreo.
3.6.1. Muestreadores pasivos
Son equipos que hacen parte de los métodos discontinuos y no requieren el uso de bombas
para forzar la entrada de aire. Este tipo de muestreadores operan por difusión del
contaminante hacia una superficie de recolección, la cual es posteriormente retirada y
analizada en laboratorio. Estos equipos basan su operación en la primera ley de Fick
(Fernández Pathier). Un ejemplo de estos equipos es el colector pasivo de deposición total
(CPDT), cuyo principio operativo se basa en capturar partículas del aire e irlas
seleccionando según su diámetro, a través de tamices de distintos poros.
17
Ilustración 1 Muestreador pasivo CPDT tomado de:
http://www.lqa.utfsm.cl/imagenes/colector_pasivo.gif
3.6.2. Muestreadores activos
Corresponde el otro tipo de equipos dentro de los métodos discontinuos. Contrario a los
muestreadores pasivos, estos sí requieren del uso de una bomba que controle y garantice un
flujo de entrada. Este tipo de equipos se clasifican en: Captadores de gases y partículas,
captadores de partículas y captadores de compuestos orgánicos volátiles (COV).
Captadores de gases y partículas:
Estos equipos usan pequeños volúmenes y son mayormente implementados para la captura
de partículas en suspensión y gases de manera simultánea. Para esto, cuentan con un filtro
para la detención de partículas y un borboteador para recolectar la muestra de gases,
además de un contador de gases y la bomba aspirante (Fernández Pathier).
Captadores de partículas:
Existen muchos tipos de equipos dentro de esta clasificación; las diferencias entre estos
radican en el volumen de captura de aire manejado y en el sistema de impactación. Sin
embargo, de manera general, todos cuentan con un soporte para filtro, un impactador y una
bomba de succión o conjunto de aspiración. Este grupo de equipos a su vez se subdivide en:
Captadores de material sedimentable –recolecta partículas por gravedad en un frasco
recolector-, captadores de partículas torácicas PM10, captadores de referencia de bajo
volumen –operan con un flujo inferior a 2.3 -, captador de referencia de alto volumen
–operan con flujo alrededor de 68 y captadores de partículas respirables PM2.5 –de
18
bajo o alto volumen (Fernández Pathier). Para este tipo de equipos contamos con dos HiVol
y un Harvard Impactor, cuyo principio operativo se basa en absorber aire a determinado
flujo, seleccionar las partículpas a partir de un principio físico de impactación y capturar las
partículas con el diámetro de interés en un filtro.
Ilustración 2 Partes del HiVol tomado de:
http://www.scielo.org.co/img/revistas/luaz/n34/n34a12f6.jpg
Captadores de compuestos orgánicos volátiles (COV):
Utilizados para capturar compuestos orgánicos gaseosos a través de tubos de absorción de
carbón (Fernández Pathier). Uno de estos equipos es el sensor detector compuestos
orgánicos volátiles, cuyo principio operativo se basa en un sensor de fotoionización y un
microprocesador que permite visualizar en tiempo real la concentración de VOCs
(Ambiental Group).
19
Ilustración 3 Sensor detector Compuestos orgánicos volátiles tomado de:
http://www.ambiental-global.com/es/instrumentacion/86-detector-explosividad-
toxicos-ambdetector.html
Existen diferentes técnicas de análisis de muestras, para los métodos discontinuos, una vez
son recolectadas en campo. Las más comunes son: Gravimetría, Potenciometría,
Conductividad, Espectrofotometría de UV/visible, Espectrometría de AA, Cromatografía
iónica, Cromatografía de gases-espectrometría de masas, Cromatografía de líquidos de alta
resolución, Fluorescencia de rayos X/Difracción de rayos X, entre otras (Fernández
Pathier).
3.6.3. Analizadores automáticos
En este tipo de equipos la muestra es tomada y analizada en tiempo real. Para esto cuentan
con un diseño específico para cada contaminante que será analizado. En este sentido, se
cambian sus fundamentos físicos tales como la absorción o emisión de longitud de onda
específica para el contaminante estudiado (Fernández Pathier). Ejemplo de este tipo de
equipos son los analizadores automáticos de partículas o de gases como el Analizador de
NO2 Modelo T500u Caps, que trabaja por técnica de espectroscopía de cavidad atenuada
por desplazamiento de fase generando una medición directa en tiempo real y continuo a
través de absorción óptica (SANAmbiente, 2014).
20
Ilustración 4 Analizador de NO2 Modelo T500u Caps tomado de:
http://www.sanambiente.com.co/index.php/productos/productos-linea-aire/equipos-
para-medicion-de-gases/119-analizadores-automaticos-de-gases-con-aprobacion-us-
epa-en-el-medio-ambiente#analizador-de-no2-model
3.6.4. Sensores Remotos
Son los equipos de medición de contaminantes atmosféricos más costosos del mercado. Su
funcionamiento radica en un emisor de radiaciones de diferentes longitudes de onda y un
receptor, lo cual facilita que los contaminantes presentes en el camino óptico sean
absorbidos y posteriormente cuantificados (Fernández Pathier). En este sentido, este tipo de
equipos usan técnicas espectroscópicas de larga trayectoria para medir contaminantes en
tiempo real. De esta manera, usan la integración entre un detector y una fuente de luz a lo
largo de una ruta determinada, con el fin de calcular los datos de concentración del
contaminante estudiado (DIGESA, 2005). Un ejemplo de este tipo de tecnología son los
sensores LIDAR.
Ilustración 5 Sensor LIDAR tomado de:
http://www.roprodesign.com/files/9212/8758/9777/NASA_Horizontal.jpg
21
4. METODOLOGÍA
Una vez se tiene la información anterior, es posible seleccionar la metodología que mejor
se adapta a los objetivos del proyecto. Sin embargo, dado que se quieren corroborar los
datos de las campañas de monitoreo entre los distintos equipos que se implementen, se optó
por usar dos equipos de muestreo discontinuo y uno de muestreo continuo. Es decir, para el
caso del presente trabajo se ejecutaron las dos metodologías de muestreo de contaminantes
atmosféricos.
Así mismo, debido a que el presente proyecto tiene como objetivo cuantificar partículas
torácicas y respirables (PM10 y PM2.5), los equipos implementados son captadores de
referencia de alto volumen (High Volume Sampler para PM10 y PM2.5) y un equipo de
bajo volumen (Harvard Impactor para PM2.5). Adicionalmente, se siguió la técnica
gravimétrica para el análisis de los datos, debido a que, tal como se mencionó, el material
recolectado y de interés en el estudio está constituido por partículas.
Adicionalmente, se quiso implementar un equipo de monitoreo continuo en el proyecto, con
el fin de obtener datos que facilitaran la determinación del ciclo diurno del PM10 y PM2.5.
Así mismo, con la ayuda de estos equipos se pudo corroborar la información obtenida a
partir de aquellos pertenecientes al método continuo. De esta manera, los DustTrak
permitieron, operados por 24 horas durante todos los días de muestreo, arrojaron datos de
concentración de PM10 y PM2.5 cada minuto.
4.1. Equipos utilizados
Tal como se ha mencionado, los equipos implementados en el proyecto fueron dos HiVol,
un Harvard Impactor y dos DustTrak, los cuales son propiedad del Departamento de
Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad de los Andes. Estos equipos permitieron
recolectar tanto muestras en filtro de fibra de vidrio como datos continuos para Pm10 y
PM2.5 en las dos campañas de 4 días de muestreo cada una.
4.1.1. High Volume Sampler (HiVol) para PM10 y PM2.5
El principio de funcionamiento de este equipo es un captador de partículas de alto volumen.
Este es un equipo de medición discontinua empleado para analizar los datos por técnica de
gravimetría. Tanto el HiVol para PM10 como el de PM2.5 cuentan con un cabezote, donde
se encuentra el sistema físico de impactación y selección de partículas según su diámetro,
como de un cuerpo donde se ubica el venturi-bomba de succión y un horómetro que registra
el tiempo de operación del equipo. Los dos son equipos resistentes a cambios de
temperatura abruptos (-30°C a 50°C) y funcionan con un flujo entre 1.02 a
1.24 , es decir, de 61.2 a 74.4 Adicionalmente, estos equipos
recolectan las muestras en filtros de fibra de vidrio y puede operar por periodos superiores a
24h.
22
Ilustración 6 Sistema de impactación del HiVol tomado de:
https://www.qld.gov.au/environment/assets/images/pollution/monitoring/air/hivol-
sampler.gif
Tal como se observa en la imagen anterior, las partículas mayores al diámetro que se quiere
seleccionar se quedan en el plato de impactación, las partículas del diámetro a seleccionar
son recolectadas en el filtro, todo conducido por el flujo de aire absorbido.
23
Ilustración 7 Cabezote y cuerpo de HiVol tomado de: http://www.hi-
q.net/images/Products/Pm10unitX(5r2cx2).jpg
4.1.2. Harvard Impactor para PM2.5
Al igual que el Hivol, este es un equipo captador de partículas; su diferencia radica en que
opera con un volumen bajo, aproximadamente 100 veces menor al de un equipo de alto
volumen. El Harvard Impactor cuenta con una bomba de succión cuyo flujo de operación
debe ser igual a 10L/min. Adicionalmente, el equipo cuenta con un sistema físico con un
plato de impactación para asegurar la recolección de partículas de 2.5 de diámetro. Este
equipo operó por periodos de 12h, en el cual el material fue recolectado en filtros de fibra
de vidrio de 37mm. En la instalación, este equipo fue colgado y cubierto con un techo de
plástico con el fin de evitar problemas ocasionados por la lluvia.
24
Foto 1 Equipo Harvard Impactor, Bomba.
Foto 2 Harvard Impactor para PM2.5
25
Foto 3 Partes de Harvard Impactor: Se resalta el plato de impactación en el medio de
la foto y el porta filtro en la parte inferior derecha.
4.1.3. DustTrak para PM10 y PM2.5
Tal como se mencionó, LOS DustTrak TSI 8520 hacen parte de la metodología continua, es
decir, guardan los datos de concentración de PM en el intervalo de tiempo seleccionado por
el periodo de tiempo escogido. En este sentido, estos equipos estuvieron en funcionamiento
las 24h de los 4 días de muestreo, guardando datos de concentración cada minuto
transcurrido. De esta manera, se obtuvieron las diferentes concentraciones de PM10 y
PM2.5 -para cada minuto del día- que permitieron establecer su ciclo diurno en los días de
la campaña de monitoreo. Este equipo tiene como principio operativo la fotometría láser,
adicionalmente, opera a un flujo de 1,7L/min, y es capaz de recolectar datos con una
resolución de hasta 1 segundo.
Ilustración 8 DustTrak TSI 8520 tomado de:
http://www.tsi.com/uploadedImages/_Site_Root/Products/_Discontinued_Products/85
20.jpg
26
Foto 4 Montaje DustTrak en funcionamiento
Adicionalmente, dado el tipo de datos reportados, fue posible hacer una comparación con la
Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá para los dos puntos de muestreo.
4.2. Puntos de Muestreo:
Ya con esto en mente, para alcanzar los objetivos planteados fue necesario realizar un
muestreo piloto en el edificio IP de la Universidad de los Andes. En este muestreo se pudo
establecer y rectificar el método a seguir para el correcto funcionamiento de cada uno de
los equipos. Así mismo, se establecieron las horas de operación para cada uno de los
equipos (24 horas para los HiVol y DustTrak; 12 horas para el Harvard Impactor), a partir
del conocimiento adquirido en la revisión bibliográfica que se hiso de cada uno de ellos.
Por último, se rectificó el método para el cálculo de las concentraciones de material
particulado de los equipos gravimétricos, se procesaron los datos en Excel para los equipos
volumétricos y se accedió a los datos de la RMCAB.
Con el fin de asegurar la calidad de los muestreos centrales del proyecto, el procedimiento
seguido en el IP fue:
27
Esquema 1 Diagrama de flujo con procedimiento seguido en muestreo piloto.
El muestreo piloto realizado en el edificio IP de la Universidad de los Andes permitió
definir y aclarar el procedimiento a seguir para las campañas de monitoreo. En este sentido,
y cumpliendo con el objetivo del proyecto, se escogió un punto al SurOccidente y otro al
Nororiente de la ciudad. Los lugares de muestreo fueron escogidos estratégicamente con el
fin de cubrir los dos extremos de la ciudad y el punto de inicio y fin de la dirección del
viento promedio de Bogotá. Es decir, un punto antes de generar el fenómeno de arrastre de
partículas por el viento –Nororiente-, y otro punto que recolecte el arrastre de las partículas
–Suroccidente-. De esta manera se esperaba encontrar concentraciones más altas en el
punto Suroccidente que en el Nororiente.
Adicionalmente, cabe señalar que el Suroccidente de la ciudad es una zona
predominantemente industrial y de alto flujo vehicular. Es decir, en esta zona se presentan
concentraciones elevadas de PM10 y PM2,5 a causa de las emisiones industriales, al igual
que el alto flujo vehicular. Por su lado, el Nororiente de la ciudad corresponde a una zona
predominantemente residencial, de baja actividad industrial y de moderado flujo vehicular,
por lo cual no se espera encontrar altas concentraciones de ninguna de las dos formas de
PM estudiadas. En este sentida, para el presente trabajo se espera obtener mayores
concentraciones de PM10 y PM2,5 en el punto de muestreo ubicado en el Suroccidente en
comparación con el punto del Nororiente. Lo cual debe corresponder a las concentraciones
de PM10 reportadas para la estación de Puente Aranda y Usaquén (estaciones más cercanas
Familiarización y ensayo preliminar de los
equipos.
Planeación de la campaña de muestreo.
Preparación de filtros.
Planeación de rango temporal de muestreo
por equipo.
Planeación del transporte de
implementos necesarios para el muestreo.
Instalacion de equipos en el punto de muestreo.
Calibración de flujo en el punto de muestreo.
Puesta en marcha de lel monitoreo.
Finalización del monitoreo.
Transporte de las muestras.
Análisis de muestras.
Transporte de implementos al punto
inicial.
28
al punto de muestreo del suroccidente y nororiente respectivamente) presentadas en el
Informe anual de calidad del aire de Bogotá presentado para el año 2013, del que se obtiene
la siguiente información:
Tabla 4 Datos de concentración PM10 para los años 2012 y 2013 de la estación de
Puente Aranda y Usaquén de la RMCAB
Estación Puente Aranda Estación Usaquén
2012 Concentración PM10 ug/m3 48 36
2013 Concentración PM10 ug/m3 47 37
Con base en lo anterior, las muestras de PM10 y PM2.5 fueron recolectadas exactamente
en:
Campaña de muestreo 1. Punto Suroccidente: Esta campaña se realizó entre los
días domingo 22 de marzo y jueves 26 de marzo. El muestreo se llevó a cabo sobre
la terraza de la casa ubicada en la transversal 71b #8ª-06. El punto se encuentra
ubicado a aproximadamente 2km al occidente de la estación de monitoreo Puente
Aranda de la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá. En cuanto a la
instalación, los HiVol fueron ubicados a 2m de distancia uno del otro, sobre estos se
ubicaron los Dustrak y el Harvard Impactor fue situado en la mitad.
Foto 5 Montaje HiVol y DustTrak PM10 Suroccidente.
29
Campaña de muestreo 2. Punto Nororiente: Esta campaña se desarrolló durante
los días domingo 29 de marzo y jueves 1 de abril. El muestreo se realizó sobre la
terraza del edificio Deco II ubicado en la carrera 20 # 134ª-30. Este punto se
encuentra ubicado a aproximadamente 2.5km al noroccidente de la estación
Usaquén de la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá. La instalación de
los equipos fue similar a la del punto del Suroccidente.
Foto 6 Montaje en punto de muestreo nororiente
4.3. Rangos de tiempo de muestreo por equipo
Idealmente, los dos muestreos fueron diseñados para que los HiVol tomaran datos las 24
horas del día –comenzando a las 0:00 y terminando a las 24:00- al igual que los DustTrak;
y que el Harvard Impactor recolectaron datos durante el día y la noche en dos periodos de
12 horas -7:00am a 7:00pm y 7:00pm a 7:00am-. El diseño del muestreo se pudo ejecutar
sin inconvenientes en la primera campaña de muestreo. Sin embargo, por temas logísticos
durante la segunda campaña, los rangos de tiempo de muestreo tuvieron que ser
modificados. En este sentido, en el punto del Nororiente los HiVol operaron sólo durante
12 horas en el día -8:00am a 8:00pm-; mientras los que el Harvard Impactor estuvo en
funcionamiento en dos periodos de 12 horas por día -8:00am a 8:00pm y 8:00pm a 8:am-;
por su parte los dos DustTrak pudieron trabajar las 24 horas del día durante la campaña de
monitoreo.
30
4.4. Metodología de análisis de muestras
Las muestras recolectadas en las dos campañas de monitoreo fueron manejadas y
analizadas según los protocolos del Laboratorio de Calidad del Aire de la Universidad de
los Andes. En este sentido, las muestras de los métodos discontinuos fueron manejadas a
través de todo el procedimiento de la técnica gravimétrica; y los datos de los DustTrak
fueron manipulados y analizados con la ayuda de hojas de cálculo en Excel.
4.4.1. Metodología para el análisis de filtros
La preparación de los filtros se constituye como una etapa anterior al desarrollo de los
muestreos. Para esto se dispusieron en un desecador con solución de al 46% por
periodos de mínimo 24 horas, con el fin de asegurar la ausencia de humedad en los filtros.
Cabe señalar que según el SOP del HiVol, los filtros en el laboratorio deben mantenerse
bajo condiciones controladas de temperatura y humedad relativa, las cuales deben ser entre
15°C-30°C y 40%±5%, respectivamente (Universidad de los Andes, 2006). Las
condiciones requeridas fueron monitoreadas en el proceso de pesaje, sin embargo a pesar de
que la temperatura se mantuvo entre 20°C y 25°C, la humedad relativa siempre fue superior
a la sugerida. Por otro lado, los filtros de 37mm, correspondientes al Harvard Impactor, se
guardaron en cajas de Petri y bolsas Ziploc; mientras que los filtros de los HiVol, debido a
que son de mayor tamaño, se transportaron doblados por la mitad dentro de bolsas Ziploc.
Tras asegurarse el secado de los filtros se procedió a pesarlos; este peso corresponde al
peso inicial de los filtros –antes de iniciar el muestreo-, es decir, al peso de los filtros sin
muestra de PM recolectada.
Foto 7 Desecador implementado en la preparación de los filtros
31
Una vez se terminaron las campañas, la concentración de las muestras recolectadas en los
filtros se determinó por medio de análisis gravimétrico. Para esto fue necesario pesarlos
nuevamente una vez se desecaron por mínimo 24 horas, tal como se explicó anteriormente;
este peso corresponde al peso final, es decir, al peso después de recolectar la muestra de
PM. Adicionalmente, durante el muestreo fue necesario registrar la hora de inicio y fin –por
filtro-, el tiempo transcurrido por cada muestreo según el equipo y el flujo final e inicial de
cada equipo.
Las balanzas utilizadas para el pesaje de los filtros son de alta precisión y permiten conocer
la masa de los filtros hasta un orden de micro gramos. Cada filtro fue pesado 3 veces
asegurando una diferencia de máximo 3micras entre los 3 pesos. El calibrador
implementado para medir el flujo inicial y final del Harvard Impactor fue un MesaLabs
Bios referencia Defender 520. Por otro lado, para conocer el flujo final e inicial de los
HiVol, se implementó el método respectivo a partir de la relación de presión ambiental y de
estancamiento del equipo con la ayuda de un manómetro y la tabla de calibración de los
equipos.
Foto 8 Balanza de presición implementada para el pesaje de los filtros de 37mm.
32
Foto 9 Balanza implementada para el pesaje de los filtros de los HiVol.
Foto 10 Calibrador implementado para controlar el flujo del Harvard Impactor
Cabe señalar que a cada muestreo fue necesario llevar un filtro blanco, el cual será
necesario para el cálculo de las concentraciones.
Con todos estos datos fue posible calcular la concentración de PM2.5 para el Harvard
Impactor, aplicando la siguiente fórmula:
( )
Ecuación 1 Cálculo de concentración de PM por método gravimétrico.
Donde:
33
En este sentido, la metodología a seguir para determinar las concentraciones halladas por el
Harvard Impactor es:
Esquema 2Diagrama de flujo metodología para cálculo de concentraciones PM2.5
con Harvard Impactor.
Por su lado, para el pesaje de los filtros de los HiVol se implementó una metodología
levemente distinta. En esta se utilizó un recipiente de plástico sobre el cual se pesaron los
filtros. Es decir, se taró la báscula de precisión con el recipiente para, sobre este, disponer
los filtros a pesar. Para asegurar el pesaje correcto, se repitió el procedimiento hasta obtener
dos pesos exactamente iguales de manera consecutiva. El flujo de operación de los equipos
se calculó a partir de la relación de la presión de estancamiento y la presión ambiental y una
tabla de calibración.
Adicionalmente, con el fin de garantizar el flujo de los HiVol, fue necesario hacer dos
pruebas: una para garantizar que el equipo está libre de fugas, y otra para asegurar el flujo
de operación. En este sentido, una vez instalados los equipos en el punto de muestreo, se
procedió primero a realizar la prueba de fugas. Esta consiste en instalar un sistema de
calibración (orificio) sobre una bandeja ubicada en el soporte del filtro, en la cual se adapta
orificio. Una vez se instala, se conecta la presión de estancamiento a un manómetro y se
cubren las salidas del orificio con un guante de látex (Universidad de los Andes, 2006).
Posteriormente, se prende el motor, si no hay movimiento en el manómetro, quiere decir
que no hay fugas.
Secado de filtros mínimo 24 horas
antes del muestreo.
Pesaje de filtros una vez secados. Peso
inicial. Montaje de filtro.
Calibración de flujo a 10L/min
Toma de tiempo de inicio y horómetro
inicial.
Toma de tiempo final y horómetro final.
Medición de flujo final.
Retiro de filtro y cambio de
impactador para instalar nuevo filtro.
Desecado de filtros por mínimo 24 horas.
Pesaje de filtros. Peso final
Cálculo de concentración.
34
Ilustración 9 Bandeja soporte de orificio tomado de: (Universidad de los Andes, 2006)
Ilustración 10 CVF orificio tomado de: (Universidad de los Andes, 2006)
Para el caso de la verificación del flujo de operación, se tomaron 5 datos de la presión de
estancamiento y la presión del orificio con la ayuda de dos manómetros de agua.
Posteriormente se halló la relación de presiones y se determinó el flujo a partir una tabla de
calibración, teniendo en cuenta la temperatura ambiental y la relación de presiones. Cabe
señalar que la presión de estancamiento corresponde a la lectura del manómetro conectado
al motor. Adicionalmente, se tomó un dato de presión de estancamiento con un filtro blanco
de calibraciones.
35
Ilustración 11 Presión de estancamiento y de orificio tomado de: (Universidad de los
Andes, 2006)
De esta manera, el procedimiento a seguir para el cálculo de las concentraciones de los
HiVol fue:
Esquema 3 Diagrama de flujo metodología para el cálculo de las concentraciones
PM10 y PM2.5 con HiVol.
Desecado de fitros mínimo 24 horas antes
del muestreo.
Pesaje de filtros. Peso inicial.
Prueba de fugas. Calibración de flujos con
5 ensayos.
Prueba de flujo con blanco.
Montaje de filtros.
Toma de presión de estancamiento inicial y obtención de dato de
flujo en tabla de calibración.
Toma de hora y dato de horómetro inicial.
Toma de hora y horómetro final.
Toma de presión de estancamiento final y obtención de dato de
flujo en tabla de calibración.
Retiro y adecuación de filtros para transporte.
Desdecado de filtros por mínimo 24 horas.
Pesaje de filtros. Peso final.
Cálculo de las concentraciones.
36
Una vez se obtuvieron las concentraciones, se graficaron por día de muestreo y se
compararon entre sí.
4.4.2. Metodología para el análisis de datos de los DustTrak
Con el fin de realizar el análisis de los datos para cada día de muestreo, primero se
separaron los datos arrojados por los DustTrak a una hoja de Excel. Es decir, se tomaron los
datos por minuto desde las 0:00 hasta las 24:00 por cada día muestreado tanto para PM10
como para PM2.5.Debido a que se quiere entender las variaciones diurnas de concentración
de PM, se aplicó un filtro para eliminar las mediciones de alta frecuencia medidas por el
instrumento. Para atenuar la señal de alta frecuencia, se calculó la media móvil a todos los
datos en rangos de 60, es decir, se obtuvo el promedio móvil de los datos para cada hora.
Posteriormente se graficaron y compararon los datos con la estación de la RMCAB más
cercana al punto de muestreo.
Con el fin de generar claridad en el procedimiento seguido, a continuación se muestra lo
realizado el día 1 del muestreo en el Suroccidente.
Gráfica 1 Datos DustTrak PM2.5 día 1 Muestreo Suroccidente
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
mg/
m3
Horas
37
Gráfica 2 Datos DustTrak PM2.5 día 1 Muestreo Suroccidente
En el caso ejemplificado anteriormente se puede observar con la claridad que la aplicación
de la media móvil suaviza los datos obtenidos en un principio, lo cual permite identificar
con mayor claridad los picos diurnos y, en sí, el ciclo diurno del PM. Adicionalmente, esto
facilitó la comparación de las concentraciones de los DustTrak entre ellos y con los de la
estación de la RMCAB más cercana al punto de muestreo.
Gráfica 3 Datos PM10 y PM2.5 comparados para el Día2 Muestreo Suroccidente.
Rojo: PM10, Azul: PM2.5
Una vez se tuvieron los datos de los DustTrak organizados y separados por días, se pudo
comparar con la estación de la RMCAB más cercana al punto de muestreo. Así para la
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
mg/
m3
Horas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
38
campaña 1 –muestreo Suroccidente- se compararon las concentraciones de PM10 con la
estación Puente Aranda. Sólo fue posible hacer la comparación para PM10 debido a que la
estación no reporta datos de PM2.5. Por su lado, para el punto de muestreo ubicado en el
Nororiente, se pude efectuar la comparación de PM10 y PM2.5 con la estación de Usaquén.
A continuación se ejemplifica una comparación realizada para PM10 entre el DustTrak y la
estación de Puente Aranda; y una para PM2.5 entre DustTrak y la estación Usaquén.
Gráfica 4 Comparación PM10 DustTrak y estación Puente Aranda Día3 Muestreo
Suroccidente. Rojo: RMCAB, azul: DustTrak.
Gráfica 5 Comparación PM 2.5 entre DustTrak y estación Usaquén Día 3 Muestreo
Nororiente. Rojo: RMCAB, azul: DustTrak.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
0
20
40
60
80
100
120
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
39
Tal como se observa en las dos gráficas, los datos de los DustTrak y las estaciones de la
RMCAB presentan un comportamiento muy similar. Sin embargo, es destacable un
pequeño desfase entre las dos fuentes de datos. Esto se le atribuye, en principio, al viento
de la zona que provoca que el material recolectado llegue primero a un punto que otro. Sin
embargo, este análisis se explicará con mayor detalle más adelante.
En este sentido, el procedimiento seguido para analizar los resultados de los DustTrak es:
Esquema 4Procedimiento para el análisis de datos DustTrak.
Una vez se obtuvieron las concentraciones de los métodos gravimétricos y de los DustTrak,
se procedió a encontrar factores de corrección entre estos. Es decir, factores que permitan
ajustar los datos de los DustTrak a las concentraciones obtenidas de los HiVol y el Harvard
Impactor. Para esto, se llevó a cabo el siguiente procedimiento:
Descarga de datos y copia en Excel.
Cortar y organizar los datos por día de muestreo.
Hallar la media móvil de los datos en intervalos de 60.
Convertir las concentraciones a ug/m^3.
Comparar datos de PM10 y PM2.5.
Descargar datos correspondientes a las fechas de muestreo de las estaciones de la RMCAB más cercanas a
los puntos de muestreo.
Comparar datos de DustTrak con estación de RMCAB.
40
Esquema 5 Procedimiento seguido para hallar los factores de correción DustTrak.
Los factores de corrección fueron hallados como una razón, es decir, como una división
entre los promedios de las concentraciones de los DustTrak y la concentración hallada para
el HiVol o el Harvard Impactor en el mismo rango de tiempo.
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
A continuación se muestran los resultados obtenidos en proyecto. Primero se muestran para
el caso del muestreo en el Suroccidente y, posteriormente, los resultados del muestreo del
Nororiente.
5.1. Muestreo Suroccidente
Para el caso de los HiVol, los resultados obtenidos fueron:
Se halló el promedio de concentraciones de los
DustTrak para el rango de tiempo ajustado a los HiVol o
al Harvard Impactor.
Se halló un factor de corrección para PM2.5 entre Hivol y Harvard Impactor por
día y se promedió.
Se halló un factor de corrección entre DustTrak vs Harvard Impactor; DustTrak
vs HiVol por día.
Se aseguró que los factores de corrección hallados por
día no tuvieran un error mayor al 15% y se
promediaron.
Se halló un factor de correccón para PM10 entre
DustTrak y HiVol por día, asegurando un error de
máximo 15% y se promediaron.
Se calibraron los datos de los DustTrak con los factores de
corrección encontrados.
41
Gráfica 6 Concentraciones de HiVol PM10 y PM2.5 muestreo SurOccidente Rojo:
PM10, Azul: PM2.5
Tal como se observa las concentraciones de PM2.5 se mantienen por debajo de las del
PM10. Esto es razonable debido a que el PM10 debe contener al PM2.5; así mismo, es
posible destacar que el comportamiento de los dos es similar a lo largo del tiempo. Cabe
señalar que el lunes 23 de marzo fue día festivo, por lo cual se observa la menor
concentración entre los días muestreados.
A continuación se muestran los datos tabulados.
Tabla 5 Concentraciones PM10 y PM2.5 HiVol muestreo Suroccidente
Nombre Fecha Día
Concentración
ug/m3
2.5d2 22/03/2015 Domingo 27.49
2.5d1 23/03/2015 Lunes 22.37
2.5d3 24/03/2015 Martes 37.59
2.5d4 25/03/2015 Miércoles 34.9855
10d1 22/03/2015 Domingo 51.7886
10d2 23/03/2015 Lunes 40.2222
10d3 24/03/2015 Martes 76.3839
10d4 25/03/2015 Miércoles 63.8368
Domingo , 27.5 Lunes , 22.4
Martes , 37.6 Miércoles, 34.9
Domingo , 51.8
Lunes , 40.2
Martes , 76.4
Miércoles, 63.8
0.0000
10.0000
20.0000
30.0000
40.0000
50.0000
60.0000
70.0000
80.0000
90.0000
Co
nce
ntr
ació
n u
g/m
^3
Días
42
Las concentraciones obtenidas en la campaña de muestreo para el Harvard Impactor fueron:
Gráfica 7Concentración diurna y nocturna de PM 2.5 IH Rojo: nocturno; Azul:
diurno
En la gráfica anterior se muestran las concentraciones diurnas y nocturnas para PM2.5
obtenidas del Harvard Impactor. Recuérdese que el muestreo se hizo de 7:00am a 7:00pm y
de 7:00pm a 7:00am. Los datos tabulados son los siguientes:
Tabla 6 Concentraciones diurnas y nocturnas PM2.5 Harvard Impactor
En el Día Domingo 28.3
Lunes 20.4
Martes 37.4
Miércoles 33.8
En la Noche Domingo 18.5
Lunes 30.3
Martes 43.2
Miércoles 50.2
Una vez más, es importante señalar que el lunes fue día festivo, lo que puede explicar que
la concentración diurna de este día haya sido tan similar a la del domingo. Por otro lado, tal
como se observa, las concentraciones nocturnas tienden a aumentar en el transcurso de los
Domingo; 28.3
Lunes; 20.4
Martes; 37.4
Miércoles; 33.8
Domingo; 18.5
Lunes; 30.3
Martes; 43.2
Miércoles; 50.2
02468
10121416182022242628303234363840424446485052
Co
nce
ntr
ació
n u
g/m
^3
Días
43
días. Esto puede deberse a que el muestreo fue realizado en una zona industrial y las horas
de carga y descarga son en la noche. En este sentido, puede existir un mayor flujo vehicular
de carros diesel en las noches entre semana, causando un aumento de emisiones de PM2.5.
En cuanto a las concentraciones halladas a partir de los DustTrak, a continuación se
muestran primero los datos de PM10 y PM2.5 comparados para cada día; y posteriormente,
las concentraciones de PM10 obtenida por los DustTrak comparadas con los datos de la
estación de la RMCAB Puente Aranda.
Gráfica 8 Concentraciones DustTrak día 1 muestreo Suroccidente Rojo:PM10; Azul:
PM2.5
Tal como se observa, la concentración de PM2.5 tiene un pico que sobrepasa la de PM10,
lo cual no debería ocurrir. En este sentido, dado que el PM10 siempre contiene el PM2.5, se
puede afirmar que lo sucedido corresponde a un fenómeno local, y este puede ser el hecho
de que, a la hora de la anomalía, se trabajó con soldadura en la terraza de la casa en la que
se llevó a cabo el muestreo. De resto, puede observarse que el comportamiento del PM10 y
el PM2.5 es muy similar, manteniéndose el primero por encima del segundo. Como puede
verse en la gráfica, el primer día de muestreo el DustTrak que estaba midiendo PM10 dejó
de funcionar a las 7:00pm aproximadamente.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Hoas
44
Gráfica 9 Concentraciones DustTrak día 2 muestreo Suroccidente Rojo:PM10; Azul:
PM2.5
La gráfica anterior nos indica que el PM10 y el PM2.5 tienen un comportamiento muy
similar, por lo cual se puede concluir que los dos DustTrak estaban registrando los mismos
eventos, es decir, estaban midiendo lo mismo.
Gráfica 10 Concentraciones DustTrak día 3 muestreo Suroccidente Rojo:PM10; Azul:
PM2.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
0
20
40
60
80
100
120
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
45
En el día 3 sólo se obtuvieron datos de PM2.5 hasta la 1:30pm, sin embargo, puede
observarse que mientras los dos DustTrak estuvieron funcionando, las concentraciones de
PM10 y PM2.5 son muy similares y el primero se mantiene por debajo del segundo.
Gráfica 11 Concentraciones DustTrak día 4 muestreo Suroccidente Rojo:PM10; Azul:
PM2.5
En el cuarto día del muestreo del Suroccidente los dos DustTrak midieron las 24h
planeadas. Durante el tiempo de muestreo, se observa que los dos equipos registran los
mismos eventos manteniéndose la concentración del PM2.5 por debajo de la de PM10.
De la estación de Puente Aranda de la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá
D.C., se obtuvieron las concentraciones de PM10 para cada día de muestreo. A
continuación, se muestran los datos comparados del DustTrak y la estación.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
46
Gráfica 12 Comparación de DustTrak (Rojo) y RMCAB (verde). Día 1, muestreo
suroccidente
Como se mencionó anteriormente, el DustTrak que se encontraba muestreando el PM10
dejó de funcionar a las 7:00pm. Sin embargo, cabe resaltar que para el tiempo en el cual se
tienen datos de los dos equipos, los datos obtenidos son coherentes entre sí. Es decir, los
métodos de muestreo parecen registrar los mismos eventos: un pico destacable entre las
4:00am y 10:00am y uno más pequeños a las 2:00pm aproximadamente.
Gráfica 13 Comparación de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo). Día 2, muestreo
suroccidente
0
20
40
60
80
100
120
140
160
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
47
La gráfica anterior muestra los datos obtenidos por el DustTrak y por la estación Puente
Aranda para PM10 en el día dos de la campaña de monitoreo. Tal como se observa, el ciclo
diurno registrado por los dos equipos coincide en picos y eventos. Es decir, un pico grande
entre las 5:00am y las 10:00 am y uno más pequeño entre la 1:00pm y las 2:30pm. Cabe
señalar que parece haber un ligero desfase entre las gráficas, lo cual podría ser explicado
por la dirección del viento que genera que el evento llegue primero a un punto que al otro.
Sin embargo, esta posible explicación será tratada más adelante.
Gráfica 14 Comparación de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo). Día 3, muestreo
suroccidente
En el tercer día de muestreo se observa que las gráficas obtenidas de las concentraciones
arrojadas por el DustTrak y por la estación de Puente Aranda para PM10 presentan un
comportamiento muy semejante. Es decir, las dos reportan los mismos eventos. En este
sentido, para el martes 24 de marzo se observa un pico grande para la concentración de
PM10 entre las 5:00am y 1:00pm, y uno más pequeño entre las 7:30pm y las 11:30pm.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
48
Gráfica 15 Comparación de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo). Día 4, muestreo
suroccidente
Al igual que en la gráfica descrita anteriormente, para el cuarto día de muestreo el ciclo
diurno obtenido de las concentraciones de PM2.5 arrojadas por el DustTrak es muy similar
al obtenido de la estación de monitoreo Puente Aranda. Es decir, los dos puntos de
monitoreo logran registrar los mismos eventos posiblemente regionales.
Como se mencionó anteriormente, los datos de los DustTrak fueron corregidos con un
factor obtenido de su comparación tanto con los HiVol como con el Harvard Impactor. Para
el muestreo del Suroccidente los factores de corrección fueron:
Tabla 7 Factores de calibración para DustTrak
Equipos comparados Factor
DustTrak vs Harvard Impactor 0.655
DustTrak vs Hivol 2.5 0.698
Promedio 0.687
HiVol2.5 vs Harvard Impactor 1.01
Dado que la razón entre el HiVol 2.5 y el Harvard Impactor es 1.01, el factor de corrección
implementado fue el promedio del factor DustTrak vs Harvard Impactor y DusTrak vs
HiVol2.5. Una vez se corrigieron los datos del DustTrak que midió PM2.5 con este valor,
se procedió a generar una gráfica que mostrara todos los datos obtenidos de los diferentes
equipos para PM2.5 por día así:
0
20
40
60
80
100
120
140
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
49
Gráfica 16 Comparación Dustrak, HiVol e IH para PM 2.5 día 1 SurOccidente. Azul
oscuro: DustTrak calibrado; Azul claro: Hivol; Naranja: Harvard Impactor día;
Morado: Harvard Impactor noche.
Como se observa, la concentración obtenida del Harvard Impactor es muy similar a la
calculada a partir del HiVol, esto indica que los dos equipos capturaron el mismo PM a
pesar de muestrear en lapsos distintos. Así mismo, cabe señalar que la concentración
obtenida por el Harvard Impactor en la noche es menor a la del día, lo cual tiene sentido si
se considera que en la noche existe menor flujo vehicular.
Gráfica 17 Comparación Dustrak, HiVol e IH para PM 2.5 día 2 SurOccidente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Morado: Harvard Impactor día; Azul: Harvard Impactor
noche
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
50
Para el segundo día de muestreo, se observa que la concentración de PM2.5 diurna obtenida
por el HiVol y el Harvard Impactor continúa siendo muy similar. Sin embargo, para este
día la concentración nocturna es mayor, lo cual responde a un pico evidenciado en el
DustTrak entre las 7:00pm y las 11:30pm aproximadamente. Esto podría deberse a que, tal
como se mencionó anteriormente, el punto de muestreo se encuentra ubicado en una zona
industrial que ostenta un mayor flujo de vehículos diesel que en horas de la noche.
Gráfica 18 Comparación Dustrak, HiVol e IH para PM 2.5 día 3 SurOccidente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Azul: Harvard Impactor día.
Dado que para el tercer día de muestreo el DustTrak que medía PM2.5 dejó de funcionar a
la 1:30pm, no se muestra el dato obtenido para la concentración de PM2.5 en la noche por
el Harvard Impactor. Sin embargo, se evidencia que tanto la concentración de Harvard
Impactor como la del HiVol, corresponden a aproximadamente el promedio de lo reportado
por el DustTrak.
0
10
20
30
40
50
60
70
00:00:00 02:24:00 04:48:00 07:12:00 09:36:00 12:00:00 14:24:00
ug/
m3
Horas
51
Gráfica 19 Comparación Dustrak, HiVol e IH para PM 2.5 día 4 SurOccidente. Rojo:
DustTrak; Verde: HiVol; Morado: Harvard Impactor día; Azul: Harvard Impactor
noche.
Para el último día de muestreo se evidencia una vez más que el Harvard Impactor y el
HiVol reportar una concentración muy similar para el día, lo cual, además, responde al
promedio de las concentraciones arrojadas por el DustTrak para el mismo intervalo de
tiempo muestreado por el Harvard Impactor. Por otro lado, la concentración de PM2.5
obtenida para la noche a partir del Harvard, es mayor a la del día. Sin embargo responde a
un pico arrojado por el DustTrak, lo cual indica que el dato es coherente y que manifiesta la
actividad industrial nocturna de la zona.
Así mismo para los datos de PM10 arrojados por el DustTrak se halló un factor de
corrección con respecto al HiVol que medía PM10. Para este caso, el factor obtenido fue:
Tabla 8 Factor de Calibración DustTrak vs HiVol PM10
Equipos Comparados Factor
DustTrak vs HiVol10 1.002
A partir del factor obtenido, se puede afirmar que en este caso los datos del DustTrak no
necesitan ser calibrados pues el factor indica que coinciden con el HiVol. Así, a
continuación se muestran las concentraciones de PM10 como resultado de cada día de
muestreo con HiVol y DustTrak, comparadas entre sí y con la estación Puente Aranda.
0
10
20
30
40
50
60
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
52
Gráfica 20 Comparación Dustrak, Hivol y RMCAB para PM10 día 1 SurOccidente.
Rojo: DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB
Tal como se observa, el ciclo reportado por el DustTrak coincide con el de la RMCAB, así
mismo, la concentración hallada a partir del HiVol es aproximadamente el promedio de lo
reportado por los dos equipos de muestreo continuo. Es decir, los datos son coherentes
entre sí.
Gráfica 21 Comparación Dustrak, Hivol y RMCAB para PM10 día 2 SurOccidente.
Rojo: DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
53
Para el caso del segundo día de muestreo es mucho más claro que el ciclo diurno hallado a
partir del DustTrak y la estación Puente Aranda responde a los mismos eventos y, en
general, reportan el mismo ciclo. Así mismo, la concentración obtenida a partir del HiVol
es aproximadamente el promedio del ciclo del PM10 para el día 2.
Gráfica 22 Comparación Dustrak, Hivol y RMCAB para PM10 día 3 SurOccidente.
Verde: DustTrak; Morado: HiVol; Rojo: RMCAB.
A igual que en los casos anteriores, para el tercer día de muestreo el DustTrak y la estación
reportan los mismos eventos generando un ciclo del PM10 muy similar. Así mismo, la
concentración del día obtenida por el HiVol responde al promedio del ciclo.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
54
Gráfica 23 Comparación Dustrak, Hivol y RMCAB para PM10 día 4 SurOccidente.
Rojo: DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB.
Se observa lo mismo para el cuarto día de muestreo en el Suroccidente.
5.1.1. Efectos de la dirección del viento
Como se mencionó anteriormente, parece haber un ligero desfase entre los datos obtenidos
por los DustTrak y los reportados por la estación de monitoreo Puente Aranda. Así, con el
fin de ver si la dirección del viento tiene algún efecto en el reporte de los eventos, se
procedió a realizar un análisis de este factor meteorológico a partir de datos registrados por
la misma estación de monitoreo.
Para conocer la dirección predominante de la cual venía el viento durante el día de
muestreo, se graficaron los puntos por obtenidos de la estación Puente Aranda y se delimitó
por direcciones fijas, al tiempo, por percentiles se determinó la dirección mayoritaria. Así
mismo, dado que la estación de monitoreo se encuentra al oriente del punto de muestreo, se
pudo establecer el efecto que tiene la dirección del viento en el reportaje de los datos. Es
decir, si por causa de la dirección del viento un evento debe llegar primero a un punto que
al otro.
Tabla 9 Datos de dirección del viento para el punto de muestreo suroccidente.
Día Dirección Predominante por
día
Efecto
1 78.3% Suroccidente Los eventos deben llegar al tiempo
2 80% Occidente El evento debería llegar primero a la estación
0
20
40
60
80
100
120
140
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
55
Puente Aranda.
3 100% Occidente El evento debería llegar primero a la estación
Puente Aranda.
4 82.7% Occidente El evento debería llegar primero a la estación
Puente Aranda.
Tal como se observa, la dirección del viento predominante podría explicar el hecho de que
los eventos lleguen primero a la estación de Puente Aranda que el punto de muestreo del
proyecto, sin embargo el desfase es tan mínimo que no se le otorga relevancia a este factor.
Por otro lado, se cree que si la distancia entre los dos puntos de monitoreo fuese mayor el
efecto de la dirección del viento podría ser mayor.
5.2. Muestreo Nororiente
Al igual que en el caso del muestreo del Suroccidente, a continuación se muestran los datos
obtenidos por cada uno de los equipos.
Cabe señalar que para el caso de los HiVol, el rango de tiempo de muestreo tuvo que ser
modificado. Es decir, se muestrearon 12h de 8:00am a 8:00pm.
Gráfica 24 Concentraciones HiVol muestreo NorOriente. Azul: PM10; Rojo:PM2.5
De la gráfica anterior se observa que las concentraciones de PM10 por día se mantienen
sobre las de PM2.5 en proporciones muy similares. Así mismo, es destacable que las
concentraciones del domingo sean las más bajas y tiendan a subir en el transcurso de la
semana. Para este caso cabe señalar que el miércoles 1 de abril fue el día anterior al jueves
Domingo , 12.6
Lunes , 31.7
Martes , 37.2
Miércoles, 20.7 Domingo , 17.8
Lunes , 47.9
Martes , 53.1
Miércoles, 29.8
0
10
20
30
40
50
60
ug/
m^3
Días
56
santo. Lo cual es una razón para que la concentración de este día sea tan baja con respecto a
la del día anterior, pues es posible que muchos ciudadanos hayan viajado.
Los datos tabulados son:
Tabla 10 Concentraciones PM10 y PM2.5 obtenidas del HiVol para el muestreo en el
Nororiente.
Nombre Fecha Día Concentración
ug/m3
2.5d1 29/03/2015 Domingo 12.6
2.5d2 30/03/2015 Lunes 31.69
2.5d3 31/03/2015 Martes 37.19
2.5d4 01/04/2015 Miércoles 20.67
10d1 29/03/2015 Domingo 17.84
10d2 30/03/2015 Lunes 47.95
10d3 31/03/2015 Martes 53.13
10d4 01/04/2015 Miércoles 29.75
Para el caso de las concentraciones de PM2.5 diurnas y nocturnas obtenidas por el Harvard
Impactor se tiene:
Gráfica 25 Concentraciones PM2.5 diurnas y nocturnas muestreo NorOriente IH.
Rojo: diurno; Azul: nocturno.
Domingo,8.5
Lunes, 23.1
Martes, 29.4
Miércoles,16.6
Domingo,25.0
Lunes, 23.5
Martes, 15.3
Miércoles,17.8
0
5
10
15
20
25
30
35
ug/
m^3
Días
57
Así mismo, se observa una concentración diurna mínima para el domingo y muy baja para
el miércoles. En este caso, es destacable que la concentración diurna y nocturna del lunes
sea tan similar. Es decir, al parecer la actividad vehicular diurna nocturna fue muy similar.
A continuación se presentan los datos de PM10 y PM2.5 arrojados por el DustTrak
comparados entre sí y con las concentraciones obtenidas de la estación de la Red de
Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá Usaquén.
Gráfica 26 Concentraciones del DustTrak PM10 (Rojo) y PM2.5 (Azul) para el día 1
muestreo Nororiente.
Tal como se observa, el comportamiento del PM10 y el PM2.5 durante este día de muestreo
fue muy similar, manteniéndose la concentración de PM2.5 por debajo de la de PM10. En
este sentido, es posible afirmar que los dos DustTrak lograron registrar los mismos eventos.
Para el primer día de muestreo, el cual se inició el domingo 29 de marzo a las 8:00am, se
observa la cola de un pico entre la hora de inicio y las 10:00am y el inicio de otro a las
7:30pm. Lo cual podría soportar los datos obtenidos por el Harvard Impactor de una
concentración de PM2.5 muy alta para el domingo en la noche con respecto a la del día.
0
10
20
30
40
50
60
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
58
Gráfica 27 Concentraciones del DustTrak PM10 (Rojo) y PM2.5 (Azul) para el día 2
muestreo Nororiente.
Para el caso del lunes 30 de marzo se observa un ciclo del PM bimodal, es decir, con dos
picos claros. Uno en la mañana entre las 5:00am y las 10:00am y otro en la tarde entre las
3:30pm y las 7:30pm. Lo cual respondería al aumento del flujo vehicular como respuesta al
inicio y fin de la jornada laboral.
Gráfica 28 Concentraciones del DustTrak PM10 (Rojo) y PM2.5 (Azul) para el día 3
muestreo Nororiente.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
Ug/
m3
Horas
0
20
40
60
80
100
120
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
59
Al igual que en el caso anterior, para el tercer día de muestreo se observa un ciclo del PM
bimodal. Lo cual se evidencia para el PM2.5 y el PM10 donde el primero se mantiene por
debajo del segundo pero con un comportamiento semejante. Cabe mencionar que a partir de
las 8:00pm de este día el DustTrak que muestreaba PM10 dejó de funcionar.
Gráfica 29 Concentraciones del DustTrak PM2.5 para el día 4 muestreo Nororiente.
El comportamiento del PM obtenido para el cuarto día de muestreo fue muy particular. Es
decir, el hecho de que sea muy parejo y sin picos destacables, puede ser consecuencia de
que este día fuera un miércoles atípico de bajo flujo vehicular. Esto se debe a que fue el
miércoles 1 de abril, día antes del jueves santo.
A continuación se muestra la comparación de los datos obtenidos por el DustTrak y por la
estación de monitoreo Usaquén, primero para PM10 y posteriormente para PM2.5.
Gráfica 30 Comparación PM10 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 1 muestreo
nororiente.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
0
10
20
30
40
50
60
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
60
Como se observa, el comportamiento de las dos gráficas es muy similar, lo cual responde
al ciclo del PM reportado para ese día. Cabe mencionar que como el muestreo empezó a las
8:0am, el DustTrak sólo logró reportar el final del pico diurno. Así mismo, parece haber un
ligero desfase entre las dos gráficas, lo cual se intentará de explicar a partir de la dirección
del viento más adelante.
Gráfica 31 Comparación PM10 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 2 muestreo
nororiente.
Al igual que para el día 1, en el segundo día de muestreo se reportan ciclos del PM10 muy
parecidos para la estación Usaquén y para el DustTrak. Sin embargo, el segundo pico se
reporta un poco antes en el punto de muestreo que en la estación de monitoreo.
0
20
40
60
80
100
120
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
61
Gráfica 32 Comparación PM10 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 3 muestreo
nororiente.
El ciclo reportado por las dos estaciones es muy similar, sin embargo parece haber un
desfase entre los eventos. Así mismo se observa un pico adicional reportado por la estación
Usaquén, lo cual parece ser un evento local. Adicionalmente cabe mencionar que el ciclo
del PM10 es principalmente bimodal, es decir presenta dos picos sobresalientes. Uno en la
mañana entre las 5:00am y las 10:00am y otro en las horas de la tarde entre las 2:00pm y
las 7:00pm. Esto responde a las horas laborales de inicio y fin.
Gráfica 33 Datos de PM10 RMCAB día 4 muestreo Nororiente
0
20
40
60
80
100
120
00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00
ug/
m3
Horas
0
10
20
30
40
50
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
62
Dado que el DustTrak que medía PM10 dejó de funcionar el día 3 a las 8:00pm, sólo se
muestra el ciclo del PM arrojado por la estación Usaquén para el día 4. Cabe mencionar que
para este día no hay picos de PM10 claros. Esto puede deberse a que el cuarto día de
muestreo correspondió al miércoles previo al jueves santo, por lo cual se pudo esperar un
flujo vehicular anómalo.
Para el caso de PM2.5, a continuación se muestran los datos obtenidos por el DustTrak
comparados con la estación Usaquén de la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de
Bogotá D.C.
Gráfica 34 Comparación PM2.5 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 1 muestreo
nororiente.
Tal como se observa el ciclo representado por el punto de muestreo y la estación de
monitoreo es similar. Sin embargo, en el punto de muestreo el DustTrak inició su operación
a las 8:00am, por lo cual sólo reporta la cola de un aparente pico. Por otro lado, cabe
mencionar que a las 7:00pm se reporta un aumento significativo en la concentración del
PM2.5, lo cual soporta lo observado por el Harvard Impactor. Es decir, una concentración
mayor en la noche que en el día del domingo para el PM2.5.
0
10
20
30
40
50
60
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
63
Gráfica 35 Comparación PM2.5 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 2 muestreo
nororiente.
Para el segundo día de monitoreo no se reportaron datos de la estación de Usaquén después
de las 3:00pm. Sin embargo, para el rango de tiempo en el cual se tienen concentraciones
de los dos puntos de monitoreo, se observa un comportamiento similar del PM2.5.
Adicionalmente, se destaca que para el lunes 30 de marzo el ciclo de PM reportad es
claramente bimodal. Con un pico en la mañana entre las 5:00am y las 10:00am y uno en la
tarde iniciando a las 3:00pm.
Gráfica 36 Comparación PM2.5 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 3 muestreo
nororiente.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00 04:48
ug/
m3
Horas
0
20
40
60
80
100
120
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
64
Así mismo, para el tercer día de muestreo se observan dos modos en el ciclo del PM2.5;
uno en la mañana y otro en las horas de la tarde. Adicionalmente se observa un
comportamiento muy similar entre el ciclo arrojado por el DustTrak en el punto de
muestreo y el obtenido de la estación de monitoreo Usaquén. En este sentido, es posible
afirmar que, en su mayoría, los dos puntos registraron los mismos eventos.
Gráfica 37 Comparación PM2.5 de DustTrak (Azul) y RMCAB (Rojo) día 4 muestreo
nororiente.
Para el cuarto día de muestreo se observa un comportamiento atípico de la concentración de
PM2.5. Es decir, el ciclo reportado tanto por la estación de monitoreo Usaquén como por el
DustTrak en el punto de muestreo no coincide con los días anteriores, sin embargo, sí
coinciden entre ellos. Tal como se ha mencionado previamente, esta atipicidad puede
deberse a que el cuarto día de muestreo coincidió con el miércoles anterior al jueves santo,
por lo cual el flujo vehicular se vio alterado.
Así mismo, los datos de los DustTrak fueron corregidos con un factor obtenido de su
comparación tanto con los HiVol como con el Harvard Impactor. Para el muestreo del
Nororiente los factores de corrección para PM2.5 fueron:
Tabla 11 Factores de calibración para el DustTrak PM2.5
Equipos Comparados Factor
DustTrak vs Harvard Impactor 0.560
DustTrak vs HiVol2.5 0.798
Harvard Impactor vs HiVol 1.338
HiVol2.5 vs Harvard Impactor 0.75
0
5
10
15
20
25
30
35
40
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00 04:48
ug/
m3
Horas
65
Dado que los factores obtenidos para calibrar el DustTrak PM2.5 fueron diferentes, se
ensayó con los dos y se encontró que el que mejor adaptaba los datos del DustTrak a los
obtenidos por la RMCA, el Harvard Impactor y el HiVol era 0.798.
Gráfica 38Comparación datos DustTrak, HiVol, Harvard Impactor y RMCAB para
PM2.5 día 1 muestreo Nororiente. Rojo: DustTrak; Verde: Hivol; Morado: Harvard
Impactor día; Azul claro: Harvard Impactor Noche; Azul oscuro: RMCAB. Eje Y:
concentración en ug/m3; eje X: horas.
Tal como se observa, los valores para el HiVol y el Harvard Impactor son muy similares y
corresponden a aproximadamente el promedio del ciclo reportado por el DustTrak y la
estación Usaquén en el mismo rango de tiempo. Por su lado, se observa un pico grande a
partir de las 7:00pm lo cual así mismo genera un aumento en la concentración reportada por
el Harvard Impactor para las horas de la noche.
66
Gráfica 39 Comparación datos DustTrak, HiVol, Harvard Impactor y RMCAB para
PM2.5 día 2 muestreo Nororiente. Rojo: DustTrak; Verde: Hivol; Morado: Harvard
Impactor día; Azul claro: Harvard Impactor Noche; Azul oscuro: RMCAB Eje Y:
concentración en ug/m3; eje X: horas.
Para el segundo día de muestreo se observa que el ciclo del PM2.5 es bimodal. Así mismo
se evidencia que la concentración obtenida por el Harvard Impactor para la noche y el día
fue muy similar, mientras que la arrojada por el HiVol fue mayor. Adicionalmente se
destaca la similitud entre el DustTrak y la estación de Usaquén.
Gráfica 40 Comparación datos DustTrak, HiVol, Harvard Impactor y RMCAB para
PM2.5 día 3 muestreo Nororiente. Rojo: DustTrak; Verde: Hivol; Morado: Harvard
Impactor día; Azul claro: Harvard Impactor Noche; Azul oscuro: RMCAB Eje Y:
concentración en ug/m3; eje X: horas.
67
Para el tercer día de muestreo se evidencia la relación existente entre los datos arrojados
por el DustTrak y por la estación de Usaquén, lo cual responde a un ciclo del PM bimodal.
Adicionalmente, se observa que las concentraciones obtenidas por el Harvard Impactor en
el día y por el HiVol son similares, representando el promedio de las concentraciones en
este rango de tiempo para los equipos de medición continua. Por otro lado, es destacable
que la concentración del Harvard Impactor en la noche sea menor que la del día, lo cual se
fundamenta con un descenso mostrado por el DustTrak y por la estación de monitoreo.
Gráfica 41 Comparación datos DustTrak, HiVol, Harvard Impactor y RMCAB para
PM2.5 día 4 muestreo Nororiente. Rojo: DustTrak; Verde: Hivol; Morado: Harvard
Impactor día; Azul claro: Harvard Impactor Noche; Azul oscuro: RMCAB Eje Y:
concentración en ug/m3; eje X: horas.
Por último, para el cuarto día de muestreo se destaca la anomalía del ciclo del PM.
Tal como se realizó con el PM2.5, se halló un factor de corrección para el PM10
comparando el DustTrak con el HiVol PM10 así:
Tabla 12Factor de calibración para PM10.
Equipos Comparados Factor
DustTrak vs HiVol PM10 0.99
Dado que el factor hallado fue muy cercano a 1, no fue necesario corregir los datos del
DustTrak. A continuación se muestran todas las concentraciones obtenidas por los
diferentes equipos para cada día de muestreo:
68
Gráfica 42 Comparación Dustrak, RMCAB y Hivol para PM10 día 1 NorOriente.
Rojo: DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB.
Como se observa, tanto el DustTrak como la estación de monitoreo presentan un
comportamiento similar. Así mismo, la concentración obtenida por el HiVol parece ser un
promedio del ciclo reportado para el mismo lapso monitoreado.
Gráfica 43 Comparación Dustrak, RMCAB y Hivol para PM10 día 2 NorOriente.
Rojo: DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB.
0
10
20
30
40
50
60
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Hora
0
20
40
60
80
100
120
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
69
Al igual que en el caso anterior, el HiVol es una buena representación del promedio
reportado por la estación de monitoreo y el DustTrak en el punto de muestreo.
Gráfica 44 Comparación Dustrak, RMCAB y Hivol para PM10 día 3 NorOriente.
Rojo: DustTrak; Verde: HiVol; Azul: RMCAB.
Para el tercer día de muestreo se presenta el mismo caso. Aquí, cabe resaltar la evidencia
de un ciclo bimodal, la coherencia entre el DustTrak y la estación de muestreo y la
representación del promedio por el HiVol.
Gráfica 45 Comparación datos RMCAB y Hivol para PM10 día 4 NorOriente. Rojo:
RMCAB; Azul: HiVol
0
20
40
60
80
100
120
00:00:00 04:48:00 09:36:00 14:24:00 19:12:00 00:00:00
ug/
m3
Horas
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
00:00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00
ug/
m3
Horas
70
Para el cuarto día de muestreo no se contó con datos reportados por el DustTrak. De esta
manera sólo se muestran los obtenidos a partir de la estación de monitoreo Usaquén y por el
HiVol. Es importante destacar que el promedio arrojado por el HiVol es menor al reportado
por la estación de la RMCAB.
5.2.1. Efectos de la dirección del viento
Tal como se realizó para el muestreo del Suroccidente, se determinó una dirección del
viento predominante para cada día de muestreo a partir de percentiles. Esto, con el fin de
encontrar una explicación al desfase entre los datos de los DustTrak y la estación de
monitoreo Usaquén. Cabe recordar que la estación de la RMCAB Usaquén queda al sur
oriente del punto de muestreo donde se encuentra ubicado el DustTrak. Así, conociendo la
dirección del viento mayoritaria por día y la ubicación de los dos puntos de muestreo, se
puede establecer si los eventos deben llegar primero a un punto o al otro.
Tabla 13 Datos de dirección del viento para los días de muestreo en el punto
Nororiente de la RMCAB.
Día Dirección predominante por
día
Efecto
1 69.6% Sur Debería llegar primero al punto de muestreo.
2 43.5% Sur No hay dominancia destacable de la dirección.
En teoría debería llegar primero al DustTrak.
3 87% Sur El evento debe llegar primero al DustTrak.
4 91.3% Suroriente Por las dos direcciones el evento debería llegar
primero al DustTrak.
En general sí se muestra una predominancia en la dirección del viento, la cual indica que
los eventos deben ser registrados primero por el DustTrak en el punto de muestreo y
posteriormente en la estación de Usaquén. Esto, se evidencia de manera muy leve en las
gráficas de comparación mostradas previamente, sin embargo la información obtenida no
es muy concluyente en este aspecto.
6. RECOMENDACIONES
Teniendo en cuenta que los resultados obtenidos en el presente estudio fueron consistentes,
sería interesante replicar el estudio. Sin embargo, este podría diseñarse con un mayor
número de puntos de muestreo –cercanos a estaciones de la RMCAB- y con una mayor
cantidad de días de monitoreo. Adicionalmente, es recomendable realizar varias campañas
de monitoreo sobre el mismo punto. Esto, con el fin de corroborar los datos obtenidos y
acentuar la certidumbre de estos. Así mismo, es importante tener en cuenta que los
muestreos deberían ser realizados en días análogos, con el fin de tener muestreos
representativos y comparables entre sí. Es decir, en días que sean característicos de las
71
semanas corrientes en el año, evitando festivos, días patrios, días previos a vacaciones,
vacaciones, etc. Esto, teniendo en cuenta que el tipo de día tiene un efecto sobre los datos,
tal como se vio para el caso del lunes festivo y miércoles previo a jueves santo. Por último,
es recomendable que todos los muestreos se realicen según lo planeado. En este sentido,
con el fin de que los datos sean comparables entre sí, los rangos de tiempo muestreados por
cada equipo deben ser los mismos en cada campaña de monitoreo.
7. CONCLUSIONES
A partir del estudio desarrollado se puede concluir que el comportamiento del PM10 y el
PM2.5 en el Suroccidente de la ciudad es diferente al Nororiente de la misma. Es decir, se
obtuvieron concentraciones mayores de PM10 y PM2.5 en el primer punto de muestreo que
en el segundo, lo cual responde afirmativamente a la hipótesis planteada en cuanto a la
incidencia de las emisiones industriales y vehiculares en la zona Suroccidental de Bogotá.
De esta manera, se comprueba que el hecho de que esta zona sea industrial genera un
aumento en las concentraciones de las dos formas estudiadas de PM. De la misma manera,
haber obtenido concentraciones inferiores de PM10 y PM2.5 en el Nororiente de la ciudad,
responde al hecho de que esta zona es predominantemente residencial. En otras palabras,
dado que las emisiones de este sector son principalmente vehiculares, las concentraciones
de las dos formas de PM estudiadas son menores a las obtenidas en el suroccidente, una
zona industrial de la ciudad. Cabe señalar que este aumento de concentración en la zona
industrial fue especialmente notorio en las concentraciones obtenidas para PM2.5 en la
noche.
Así mismo, se pudo observar que los datos obtenidos en los dos muestreos concuerdan
satisfactoriamente con los datos arrojados por la RMCAB. De allí, se puede concluir que la
metodología establecida para seguir en la operación y funcionamiento de los distintos
equipos implementados en los muestreos fue apropiada. Adicionalmente, se pudo observar
que el ciclo diurno del PM en la ciudad de Bogotá es predominantemente bimodal, cuyo
mayor pico se encuentra entre las 5:00am y las 10:00am.
Por último, tal como se vio, dado que la dirección del viento obtenida a partir de los datos
de las dos estaciones de la RMCAB no responden a una dirección específica dominante y el
desfase de los datos entre RMCAB y DustTrak no es significativo, no es posible establecer
con gran certidumbre que este factor meteorológico tenga una alta influencia en el
transporte del PM. Sin embargo, el desfase obtenido entre los datos del DustTrak y la
RMCAB en las dos estaciones, podría atribuirse a efectos del viento o fenómenos locales.
En este sentido, con el fin de corroborar el fenómeno causante de este efecto sería necesario
replicar el monitoreo tal como se recomendó.
72
8. REFERENCIAS
Bibliografía
Alcaldía Mayor de Bogotá D.C. (20 de Julio de 2013). Secretaría Ditrital Planeacion
Bogotá. Recuperado el 12 de Abril de 2015, de
http://www.sdp.gov.co/portal/page/portal/PortalSDP/InformacionTomaDecisiones/
Estadisticas/RelojDePoblacion
Alcaldía Mayor de Bogotá D.C. (s.f.). AmbienteBogotá. Recuperado el 23 de Abril de 2015,
de http://ambientebogota.gov.co/funciones
Ambiental Group. (s.f.). Ambiental. Recuperado el 13 de mayo de 2015, de Ambietal:
http://www.ambiental-global.com/es/instrumentacion/86-detector-explosividad-
toxicos-ambdetector.html
DANE. (2015). Cuentas Anuales Departamentales-Colombia Producto Interno Bruto (PIB)
2012 definitivo-2013 provisional. Bogotá: DANE.
DIGESA. (2005). Protocolo de monitoreo de la calidad del aire y gestión de los datos.
Lima: DIGESA.
EPA. (2011). Policy Assessment for the Review of the Particulate MAtter National Ambient
Air Quaility Standards. North Carolina: EPA.
EPA. (2011). Policy Assessment for the Review of the Particulate MatterNational Ambient
Air Quality Standards . EPA: North Carolina.
Fernández Pathier, R. (s.f.). Metodología de Evaluación de la Calidad del Aire. Madrid:
Instituto de Salud Carlos III.
Gutiérrez Romero, E. V. (2009). Monitoreo de Calidad del Aire en Bogotá. Bogotá:
Alcaldía Mayor de Bogotá D.C.
Ministerio de Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. (24 de marzo de 2010).
Resolución 0610 de 2010. Por la cual se modifica la Resolución &01 del 4 de abril
de 2006. Bogotá D.C., Cundinamarca, Colombia: MMAVDT.
Ministerio de Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. (24 de marzo de 2010).
Resolución 0610 de 2010. Por la cual se modifica la Resolución 601 del 4 de abril
de 2006. Bogotá D.C., Cundinamarca, Colombia : MMAVDT.
OMS. (marzo de 2014). Organización Mundial de la Salud. Recuperado el 15 de agosto de
2014, de Organización Mundial de la Salud:
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs313/es/
73
OMS. (marzo de 2014). WHO. Recuperado el 23 de abril de 2015, de WHO:
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs313/es/
RMCAB. (2014). Informe anual de calidad de aire de Bogotá. Bogotá D.C.: Secretaría
Distrital de Ambiente.
Rojas, N., Díaz, P., & Rosas, I. (2012). Selección de áreas de contaminación media-alta
para determinar contribución de fuentes usando modelos de receptor en
Cundinamarca. Bogotá: UNAL.
Ruiz Ramos, C. F. (2006). Caracterización del material particulado en las principales vías
del transporte público colectivo y masivo del centro de Bogotá. Bogotá D.C.:
Universidad de los Andes.
SANAmbiente. (2014). SA. Recuperado el 13 de mayo de 2015, de SA:
http://www.sanambiente.com.co/index.php/productos/productos-linea-aire/equipos-
para-medicion-de-gases/119-analizadores-automaticos-de-gases-con-aprobacion-us-
epa-en-el-medio-ambiente#analizador-de-no2-modelo-t500u-por-caps-leer-más
SEMARNAT. (5 de julio de 2013). INECC. Recuperado el 20 de abril de 2015, de
http://www.inecc.gob.mx/calaire-indicadores/523-calaire-cont-criterio
Universidad de los Andes. (2006). Procedimiento de operación estándar para determinar
la concentración de PM10 con un muestreador de alto volumen. Bogotá:
Universidad de los Andes.
Recommended