CONTINUIDAD DE LA INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL SOBRE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE

*La contribución de la planta industrial de la zona metropolitana a la contaminación ambiental*

Introducción

Las tres grandes zonas metropolitanas del país, la del Valle de México (ZMVM), Guadalajara (ZMG) y Monterrey (ZMM), presentan problemas de contaminación atmosférica, producto de las emisiones vehiculares, industriales, domésticas y naturales. Los programas de calidad del aire, que se han desarrollado para estas ciudades han logrado la instrumentación de algunas medidas de control, con la consecuente reducción de emisiones, y, por lo tanto, con la disminución de los niveles de algunos contaminantes, como el plomo, monóxido de carbono y dióxido de azufre (Semarnap 1997a; Semarnap 1997b; Semarnat 2002). No obstante, aún se alcanzan con frecuencia concentraciones de partículas y ozono que rebasan las normas de calidad del aire.

En los últimos años la exposición a contaminantes atmosféricos, en especial a las partículas suspendidas, ha generado una creciente preocupación, ya que estudios desarrollados durante la última década muestran una clara asociación entre la exposición de la población y el aumento en indicadores de morbilidad y mortalidad. Además, de este grupo de estudio se concluye también que no parece existir un umbral para la respuesta, a lo que se suma el que no se haya identificado un umbral, es decir, una concentración mínima por debajo de la cual no se detecten impactos a la salud.
Por la importancia de las zonas metropolitanas del Valle de México, Guadalajara y Monterrey, que son ejes económicos y poblacionales del país, albergando a casi 25 millones de habitantes, así como por la relevancia de las partículas suspendidas como contaminantes atmosféricos y sus potenciales efectos en la salud de las poblaciones potencialmente expuestas, este artículo da un panorama de los niveles, tendencias, composición y situación general de las partículas suspendidas en las ZMVM, ZMG y ZMM.

Aspectos demográficos, urbanos y ambientales en las tres zonas metropolitanas

La contaminación atmosférica está ligada con la densidad poblacional, el uso del suelo, el tamaño y el estado que guarda el parque vehicular (los motores de combustión interna), y, con las características y procesos industriales. Las zonas metropolitanas del Valle de México, Guadalajara y Monterrey están densamente pobladas, cuentan con un numeroso parque vehicular y con una importante planta industrial (cuadro 1), lo que se refleja en la quema de grandes volúmenes de combustibles, emisiones sustantivas de contaminantes y concentraciones elevadas de los mismos en sus atmósferas urbanas.

La ZMVM está integrada por 18 municipios del Estado de México, el sur del estado de Hidalgo, el sureste de Tlaxcala y casi la totalidad del Distrito Federal (16 delegaciones). En esta zona metropolitana se realizan mediciones de PM10 en 16 estaciones de monitoreo (figura 1a).

Por su parte, la ZMG comprende a los municipios de Guadalajara, Tlaquepaque, Tonalá y Zapopan. Esta zona metropolitana cuenta con ocho estaciones de monitoreo atmosférico (figura 1b) en las que se muestrean PM10.

Finalmente, la ZMM está integrada por los municipios de Apodaca, Cadereyta, García, General Escobedo, Guadalupe, Juárez, Monterrey, San Nicolás de los Garza, San Pedro Garza García y Santa Catarina; en éstos se encuentran distribuidas cinco estaciones de monitoreo de PM10 (figura 1c).

En las tres zonas metropolitanas la erosión del suelo es la fuente principal de PM10. En la ZMVM el transporte representa emisiones de casi la misma magnitud; en cambio, para la ZMG y ZMM, aunque también es la segunda fuente de importancia, su contribución es muy inferior (cuadro 2).

En el caso de la ZMVM, dentro del transporte, los vehículos a diesel, en sus diversas modalidades (vehículos de más de tres toneladas, tractocamiones y autobuses) emiten alrededor del 29% de las emisiones anuales de PM10 (Semarnat 2002). En la ZMG el sector transporte genera tres veces más emisiones que la industria y los servicios en su conjunto. Por último, en la ZMM el sector industrial representa el 6% de las emisiones de PM10, en particular, la industria mineral no metálica, industria química y productos de consumo de vida media (SEMARNAP 1997b).

Las partículas suspendidas: contaminantes atmosféricos

Las partículas suspendidas son un contaminante constituido por material líquido y sólido de muy diversa composición y tamaño, que se encuentra en el aire. Las partículas constituyen una mezcla de muchas clases de contaminantes, producto de una gran cantidad de procesos naturales y antropogénicos. El riesgo que constituyen para la salud puede estar asociado con sus múltiples características físicas y químicas, como son el número, tamaño, forma, composición química y concentración.

El origen de este contaminante incluye procesos de combustión en vehículos, principalmente aquellos que usan diesel, industrias de fundición, pinturas, cerámica y plantas productoras de energía. La erosión, las tolvaneras y los incendios forestales constituyen también una fuente natural de partículas en el aire (Mujica et al. 1996).

Por su origen, las partículas pueden definirse como primarias y secundarias. Las primarias son aquellas producidas directamente por alguna fuente contaminante, como por ejemplo un camión a diesel. En cambio, las secundarias son aquellas formadas en la atmósfera, como resultado de la transformación y/o mezcla de gases y/o partículas primarias.
Una clasificación frecuente para las partículas suspendidas se basa en su tamaño, que se mide en términos de su diámetro aerodinámico. De esta forma, las partículas suspendidas totales (PST) tienen un diámetro que va de 0.001 a alrededor de 100 micrómetros (µm) (Romieu et al. 1997). Las que miden menos de 10 µm (PM10) se conocen como fracción inhalable; una vez dentro del árbol respiratorio, dependiendo de sus propiedades específicas, se depositan en diferentes sitios, como fosas nasales, laringe, tráquea, bronquios, bronquíolos y sacos alveolares del pulmón (Lippmann 1989). Dentro de la fracción inhalable, se encuentran la fracción gruesa, que incluye las partículas con diámetros entre 2.5 y 10 µm (PM10-2.5) y se sedimentan o depositan en vías respiratorias superiores; la fracción fina, compuesta por partículas menores a 2.5 µm (PM2.5), conocidas también como fracción respirable, porque puede penetrar hasta vías respiratorias inferiores. En los últimos años se ha dado mayor atención a partículas con tamaño menor a 1 µm de diámetro, que se conocen como fracción ultrafina y a las que se parece atribuirse un mayor potencial de daño (EPA 2002; Lippmann 1989; Rojas et al. 2003).

Los principales componentes de las partículas son los metales (plomo, hierro, vanadio, níquel, cobre, platino y otros), compuestos orgánicos, material de origen biológico (virus, bacterias, restos de animales y plantas, tales como fragmentos de polen), iones (sulfatos, nitrato y acidez) y gases reactivos (ozono, peróxidos y aldehídos), y, su núcleo se forma frecuentemente de carbono elemental puro (EPA 1999). También se han atribuido efectos en la salud a las partículas secundarias, compuestas por sulfatos de amonio, nitratos de amonio y compuestos orgánicos secundarios, y producidas en la atmósfera por reacción de los gases y las partículas primarias con compuestos orgánicos reactivos (HEI 2002).

Las partículas suspendidas se han asociado con efectos en la salud de la población desde hace más de cincuenta años, con los episodios históricos de contaminación ocurridos en el Valle del Mosa en Bélgica, Londres y Donora en Pensilvania, entre otros. Estos impactos en la salud se han corroborado con estudios recientes en más de 150 ciudades, incluida la Zona Metropolitana del Valle de México, con niveles de contaminación muy diversos, incluso en algunas por debajo de los estándares de calidad del aire vigentes en diferentes partes del mundo. También se sabe que hay grupos poblacionales que pueden ser especialmente sensibles a los efectos adversos de las partículas, como son los niños y las niñas, adultos mayores y personas con enfermedades pulmonares crónicas y cardiopatías. El peso de la evidencia científica proveniente de estudios toxicológicos y epidemiológicos llevados a cabo en los últimos años sugiere que la fracción fina, procedente de los procesos de combustión a altas temperaturas, puede ser la más relevante en cuanto a efectos adversos sobre la salud, y, posiblemente, también la ultrafina (que puede contener sulfatos, nitratos, ácidos fuertes, etc.), ya que al penetrar hasta las vías respiratorias inferiores y llegar a los alvéolos, puede desencadenar reacciones inflamatorias. Por lo anterior, es extremadamente importante monitorear sistemáticamente las partículas finas y definir cuanto antes un estándar de calidad del aire para su concentración en el ambiente con la finalidad de proteger la salud de la población (Cohen et al. 1997; Arribas-Monzón et al. 2001; Borja et al. 2000; Durando et al. 1999; Hernández-Cadena et al. 2000; Lacasaña-Navarro et al. 1999; Martínez et al. 2000; Romieu et al. 1997; Rosales-Castillo et al. 2001). Cabe mencionar que hay también evidencia sobre el posible efecto en la salud de las partículas de origen geológico y/o de la fracción gruesa, que pudiera ser de una magnitud similar al reportado para la fracción fina (Ostro et al. 1999; Castillejos et al. 2000).

Las PST y las PM10 se adoptaron en México como parámetros de evaluación y regulación de la calidad del aire en la norma oficial mexicana NOM-025-SSA1-1993 (DOF 1994). Producto de los hallazgos de estudios realizados recientemente en ciudades de Europa, Estados Unidos y América, que reportan los posibles efectos para la salud de las partículas suspendidas, como son los incrementos en los índices de mortalidad y los efectos citotóxicos y genotóxicos de las partículas de la ciudad de México, y con el objeto de incrementar la protección a la salud de la población, la Secretaría de Salud trabaja en el proyecto de modificación a dicha norma, en conjunto con otras dependencias y sectores interesados. Este proyecto de norma incluye una adición muy importante en términos de gestión de calidad del aire y de salud pública, ya que se propone normar a la fracción fina, con límites anuales y de 24 horas para PM2.5 (65 µg/m³ como promedio de 24 horas y 15 µg/m³ como promedio anual). En cuanto a PST y PM10 se proponen reducciones para los límites de 24 horas; en el primer caso, de 260 a 210 µg/m³ y, en el segundo, de 150 a 120 µg/m³. Finalmente, se mantiene el valor de norma anual actualmente vigente para PM10 (50 µg/m³ como media aritmética anual) (DOF 2002).

Las partículas suspendidas: tendencias espaciales y temporales

En las tres grandes zonas metropolitanas del país se registran niveles elevados de PM10, con promedios de 24 horas (promedios anuales, medianas y valores máximos) similares para la ZMVM y ZMG, pero muy superiores para la ZMM (cuadro 3).

En la figura 2 se presenta el comportamiento horario de PM10 en las tres zonas metropolitanas. En las ZMVM y ZMG se observa que las concentraciones horarias tienen una distribución bimodal (figura 2). En la mayoría de las estaciones de la ZMVM las concentraciones horarias más elevadas se presentan de las 8:00 a las 11:00 y de las 17:00 a las 21:00 horas, es decir, durante las horas pico de actividad vehicular, lo que confirma que entre las principales fuentes de emisión se encuentran los vehículos de pasajeros (INE-Semarnat 2003). Se observa (figura 2a) que la estación Xalostoc, al noreste de la ciudad, ha registrado los valores más elevados de los promedios horarios, destacando el año 1996 con niveles por arriba de los 200 µg/m3 a las 9:00 de la mañana. En cambio, en la estación Pedregal las concentraciones han sido más o menos constantes de 1996 al 2002 y siempre por debajo de los 100 µg/m³ (figura 2b). Las diferencias entre las zonas norte/noreste de la zona metropolitana versus aquellas del sur/suroeste no sólo radican en las concentraciones registradas, sino seguramente en la composición de las partículas. En la estación Xalostoc dominarían las partículas emitidas por fuentes fijas, así como por erosión y resuspensión de partículas de suelo, dado que se ubica en una zona fundamentalmente industrial, con caminos sin pavimentar y suelos desprovistos de cubierta vegetal; mientras que la estación Pedregal está inmersa en una zona residencial y de servicios, que recibe vientos dominantes del este y noreste, por lo que habría una mezcla de partículas primarias emitidas de los vehículos automotores y, también, partículas generadas en el norte de la ciudad y transportadas hacia el sur por los vientos.

Para la ZMG el primer pico se presenta en un horario similar al de la ZMVM, pero en la tarde ocurre entre las 20:00 y las 23:00 horas. En esta zona metropolitana los valores más altos se presentaron en la estación Miravalle (sur), rebasando los 200 µg/m³ en el año 2000 (figura 2d), mientras que en la estación Centro (figura 2c) los niveles se mantuvieron por debajo de 100 µg/m³ en el periodo 1996-2002 (INE-SEMARNAT 2003).

Por último, el comportamiento horario en la ZMM también presenta dos picos en las estaciones Noroeste y Noreste (no se presentan estas figuras), mientras que en las tres estaciones restantes, Centro, Suroeste y Sureste, sólo se observa el pico de las 7:00 a las 11:00 horas (figuras 2e y 2f) (INE-Semarnat 2003). Este patrón horario puede deberse a que la industria, la erosión de suelos, la resuspensión de partículas del suelo y la vegetación, son fuentes de emisión de mayor importancia que los vehículos automotores, por lo que las emisiones son más constantes a lo largo del día.

Calidad del aire: comparaciones con los valores normados

En las ZMVM y ZMG el promedio anual de las concentraciones horarias de PM10 se ha reducido en forma importante en todas las estaciones de monitoreo. Así, a partir de 1999 los niveles se han ubicado muy cerca o incluso por debajo del valor de la norma anual. En cambio, en la ZMM las tendencias han sido muy diferentes, ya que desde 1998 los promedios anuales han rebasado la norma, con niveles que se incrementan año con año (figura 4).

El panorama es menos alentador al analizar los promedios anuales por estación de monitoreo en cada zona metropolitana. En la ZMVM, para el año 2000, la norma anual se rebasó en las estaciones Xalostoc (noreste) y Cerro de la Estrella (sureste). Asimismo, en la ZMG se rebasó en tres de ocho estaciones de monitoreo, localizadas al sureste y sur de la ciudad (Loma Dorada, Miravalle y Tlaquepaque) y, en la ZMM, la norma anual se rebasó en las cinco estaciones de monitoreo.

Al analizar la calidad del aire con base en la norma diaria (cuadro 4) se observa que, en la ZMVM, 1998 fue el año en el que se presentó el mayor número de días por arriba de norma; en cambio, en el 2002 dicho límite sólo se excedió durante 10 días en las estaciones Xalostoc y San Agustín. En cuanto a la ZMG la estación Miravalle registró días con valores superiores a la norma diaria desde 1996 hasta el 2002, aunque en este último año se observa una mejoría significativa en este indicador. Para la ZMM, la norma diaria se rebasó con mayor frecuencia en las estaciones Noroeste y Suroeste; de hecho, en esta última estación se han incrementado los días en que se excede la norma.

Concentraciones máximas diarias y eventos de contaminación

La ZMVM presentó de 1996 a 1998 concentraciones máximas de PM10 que fueron significativamente más elevadas que en las ZMG y ZMM (nota 1). Sin embargo, esta situación se revierte a partir de 1999 y hasta el 2002, cuando son la ZMG y la ZMM las que presentan las concentraciones máximas de PM10. Así, durante 1999 y 2000 los valores más altos se presentaron en la ZMG, y, desde el año 2001, la ZMM presenta máximos de PM10 significativamente superiores a los de las ZMVM y ZMG.

El período durante el cual la ZMVM presentó las concentraciones máximas de PM10, que excedieron aquellas de las zonas metropolitanas de Guadalajara y Monterrey, coincide con el registro de varios eventos de contaminación por PM10. Así, durante los meses de abril y mayo de 1998 se registraron concentraciones extremas en algunos días que superaron los 500 µg/m³, llegando incluso hasta los 996 µg/m³, en las estaciones Cerro de la Estrella, Netzahualcóyotl y Tlalnepantla. Estos picos se asociaron con temperaturas extremas y muy baja humedad relativa, que en conjunto con la falta de manejo y control de las zonas forestales, resultaron en una de las peores temporadas de incendios forestales, consumiéndose más de 500 hectáreas en territorio nacional y alrededor de 100 hectáreas de bosque en el Desierto de los Leones durante el mes de abril y cubriendo de humo el cielo de la ya contaminada ciudad de México (Toledo 1998).

 Distribución de las estaciones de monitoreo automático de PM10 en la ZMVM, ZMG y ZMM