4.
DIAGNÓSTICO DE LA CALIDAD DEL AIRE EN EL ÁREA
METROPOLITANA DE MONTERREY
Con
el fin de evaluar la calidad del aire en una cuenca atmosférica
es necesario realizar análisis en donde se refleje el
número de violaciones a las normas de calidad del aire.
Por otro lado, el conocer la distribución de los contaminantes
por zonas y por períodos es importante para comprender
su comportamiento.
Asimismo,
la dinámica meteorológica es determinante en la
dispersión, transformación y remoción de
los contaminantes en la atmósfera. La propagación,
entremezcla o dilución de los contaminantes atmosféricos
causados por movimientos de agitación y difusión
turbulenta, su transformación fotoquímica debida
a la radiación solar, su eliminación por lluvia,
lavado, aglomeración y caída, así como
mecanismos físicos y químicos superficiales son
los procesos atmosféricos más significativos en
el fenómeno de la contaminación del aire.
A
continuación se presenta un resumen de las condiciones
meteorológicas en el Área Metropolitana de Monterrey,
así como el comportamiento histórico y las tendencias
de los principales indicadores de la calidad del aire de acuerdo
a la información registrada por la red automática
de monitoreo.
4.1
Condiciones geográficas y meteorológicas
El
Área Metropolitana de Monterrey se encuentra a una altura
aproximada de 500 metros sobre el nivel del mar y está
rodeada por la Sierra Madre Oriental, el Cerro de la Silla,
el Cerro de las Mitras y el Cerro del Topo Chico. Estas elevaciones
montañosas constituyen una barrera física natural
para la circulación del viento e impiden el desalojo
del aire contaminado hacia el exterior de la zona. Por su situación
geográfica, el área metropolitana se halla sujeta
a la influencia de sistemas anticiclónicos procedentes
del Golfo de México que provocan una gran estabilidad
atmosférica, inhibiendo el mezclado vertical del aire.
Velocidad
y dirección de viento
La
dirección predominante que presenta el viento es de 90º
azimutales, es decir, de este a oeste. Sin embrago, durante
los meses de invierno, cuando se presentan masas de aire frío,
los vientos provienen del norte y noroeste, lo que ocasiona
que las fuentes de partículas localizadas al poniente
del Área Metropolitana de Monterrey impacten en las concentraciones
de partículas menores a 10 micras. Además de un
cambio en la dirección de los vientos, se ha detectado
una disminución de velocidad en la época invernal.
La Figura 2 muestra los promedios mensuales de velocidad del
viento por zona monitoreada durante 1996.
Figura
2. Promedios mensuales de velocidad del viento por zona, 1996
La
velocidad de los vientos disminuye considerablemente durante
los meses de invierno, lo que ocasiona que se genere una mayor
acumulación de contaminantes. En la zona centro los fenómenos
de dispersión son lentos. Esto se explica por el hecho
de que, debido a su situación geográfica, la zona
centro es la que registra menores velocidades de viento. Los
episodios con índices máximos de contaminación
se presentan siempre bajo condiciones de baja velocidad del
viento y la presencia de alta estabilidad atmosférica.
Radiación
solar
El
Área Metropolitana de Monterrey se sitúa a una
latitud de 25°N y por ello recibe una abundante radiación
solar que hace que su atmósfera sea altamente reactiva.
La radiación solar es la fuente de energía que
permite que se realicen una serie de reacciones químicas
en la atmósfera. En presencia de la luz solar los hidrocarburos
y los óxidos de nitrógeno reaccionan para formar
ozono y otros oxidantes. Este parámetro influye sobre
la temperatura ambiental. Durante el año de 1996 se alcanzaron
promedios mensuales que variaron entre 15°C en el mes de
enero y 28°C en el mes de junio. Asimismo la temperatura
influye sobre la altura de la capa de mezclado, de tal forma
que al incrementarse la temperatura también lo hace la
energía cinética de las moléculas de aire.
Esto provoca que la altura de mezclado de gases tenga un crecimiento
mayor.
Inversiones
térmicas
Normalmente
la temperatura del viento disminuye con la altura. Cuando este
proceso se invierte se dice que existe una inversión
térmica. Una de las formas más comunes en que
ocurren inversiones térmicas es durante días soleados
y claros que originan el calentamiento de la superficie terrestre.
Al llegar la noche la superficie irradia calor y se enfría
rápidamente y las capas inferiores de aire adquieren
una temperatura menor a las de las capas superiores, dando como
resultado la inversión térmica. También
se pueden generar inversiones térmicas como consecuencia
del efecto invernadero. En este caso el calor recibido del sol
queda atrapado en la parte baja de la atmósfera provocando
un desequilibrio térmico entre las capas de aire.
Altura
de la capa de mezclado
La
altura de la capa de mezclado es la región de la atmósfera
en la cual se dispersan los contaminantes. El valor de esta
altura varía constantemente dependiendo de las condiciones
de calentamiento del aire y de la velocidad del viento y está
en función de la estabilidad atmosférica.
Durante
la mañana la disminución de la temperatura en
las capas superficiales da lugar a la formación de inversiones
térmicas. Esto provoca una disminución en el valor
de la altura de mezclado. Al llegar el mediodía la temperatura
incrementa su valor ocasionando que se rompan las inversiones
térmicas que se habían formado. Al desaparecer
las inversiones, la altura de mezclado se incrementa hasta llegar
a un valor máximo después del mediodía.
En la tarde la temperatura disminuye lentamente hasta el amanecer,
llevando consigo un nuevo decremento en la altura de mezclado.
Durante los meses de invierno la altura de mezclado exhibe un
comportamiento más lineal y alcanza valores menores que
durante el verano, principalmente en sus valores máximos.
4.2
Diagnóstico de la calidad del aire 1993-1996
Con
la finalidad de estudiar la evolución del comportamiento
de los diferentes contaminantes atmosféricos se llevó
a cabo un análisis comparativo de los datos recabados
por la red de monitoreo de calidad del aire en el periodo comprendido
entre enero de 1993 y diciembre de 1996. De manera general se
puede afirmar que en 1994 se registraron el mayor número
de violaciones a la normas de calidad del aire, mientras que
en los años 1995 y 1996 se observó un notable
descenso.
4.2.1
Análisis por contaminante
El
análisis del comportamiento de cada uno de los contaminantes
atmosféricos monitoreados se lleva a cabo con la finalidad
de identificar los factores que los afectan y poder predecir
episodios donde se presenten altas concentraciones. El fenómeno
de dispersión es un factor importante para la comprensión
de los perfiles de concentración de los contaminantes
en la atmósfera. El comportamiento de los contaminantes
puede ser estudiado desde un punto de vista geográfico,
de evolución horaria y evolución por épocas
o meses del año. A continuación se presentan los
resultados de un análisis de evolución horaria.
Monóxido
de carbono
Las
mediciones realizadas muestran aumentos en la concentración
de monóxido de carbono durante los meses de invierno.
Las máximas mediciones se registran durante la mañana,
de 6:00 a 9:00 horas aproximadamente, iniciándose después
un descenso en el valor de la concentración hasta las
18:00 horas, cuando nuevamente se empiezan a incrementar las
lecturas.
Las
fuentes móviles son las principales generadoras de las
emisiones de este gas, de aquí que se observe que las
horas con máximas lecturas coinciden con las horas de
mayor tráfico vehicular. El aumento de las concentraciones
durante los meses de invierno se deben principalmente a la pobre
dispersión de los contaminantes causada por las condiciones
meteorológicas durante estos meses. El monóxido
de carbono presenta un perfil de concentraciones muy bien definido,
lo que hace previsible las condiciones de mayor concentración.
Óxidos
de nitrógeno
Las
mediciones máximas de óxidos de nitrógeno
se presentan durante la mañana y disminuyen hacia el
mediodía, para volver a incrementarse al llegar la noche.
Este es un comportamiento inverso al de la temperatura y sigue
el patrón del tráfico vehicular. Los meses fríos
son los que registran las mayores concentraciones de este contaminante
debido a que las condiciones meteorológicas favorecen
la acumulación de los gases en el Área Metropolitana
de Monterrey, principalmente en la zona centro. Este contaminante
sigue un patrón similar al del monóxido de carbono,
debido principalmente a que los vehículos automotores
son un componente importante de su emisión.
Bióxido
de azufre
El
horario en el que comúnmente se presentan mayores concentraciones
de bióxido de azufre es de 7:00 a 16:00 horas, que coincide
con el periodo en el cual se registran una mayor actividad industrial
y tráfico vehicular. Las emisiones de este contaminante
provienen principalmente de la oxidación del azufre contenido
en los combustibles, principalmente en el diesel y el combustóleo,
que es utilizado en los procesos de combustión de un
gran número de empresas. Es en los meses cálidos
cuando se han detectado las mayores concentraciones de bióxido
de azufre. Este contaminante no ha reportado violaciones a la
norma de calidad del aire y se manifiesta predominantemente
en la zona noreste. La causa de la disminución de sus
niveles en los meses fríos se debe a su hidrosolubilidad,
que hace que sea absorbido por la humedad, y también
a su capacidad de reaccionar con las partículas suspendidas.
Ozono
El
ozono es un contaminante secundario que se forma a partir de
reacciones fotoquímicas en las que intervienen óxidos
de nitrógeno e hidrocarburos. El comportamiento diario
de este contaminante muestra una elevación después
del mediodía, que es cuando se presenta la mayor radiación
solar. Este contaminante sigue un patrón definido. La
formación de ozono se ve afectada por un gran número
de parámetros meteorológicos, especialmente por
la temperatura y la estabilidad atmosférica.
Partículas
menores a 10 micras
Las
partículas menores a 10 micras presentan mayores concentraciones
durante el periodo comprendido de las 8:00 a las 16:00 horas,
que es cuando se tiene una mayor actividad humana e industrial.
Los valores de las mediciones de partículas se elevan
durante los meses de invierno porque las condiciones climatológicas
son poco favorables para la dispersión de contaminantes.
Se ha observado que se incrementan las lecturas de partículas
menores a 10 micras cuando la dirección del viento cambia
de la dirección habitual que es del este, a una predominante
del norte-noroeste. La causa del aumento en las concentraciones
al cambiar la dirección del viento se debe principalmente
al impacto de fuentes de partículas ubicadas al poniente
del Área Metropolitana de Monterrey.
La
Figura 3 muestra el número de violaciones a las normas
de calidad del aire expresadas en horas. Se considera como una hora sobre la norma , aquella hora en la cual el valor
en puntos IMECA de uno o más de los cinco contaminantes
monitoreados en una o más de las cinco estaciones de
monitoreo excede el valor de 100, es decir, excede la norma
de calidad del aire respectiva. Para el caso del bióxido
de nitrógeno y del ozono se consideran promedios horarios,
mientras que para el monóxido de carbono, bióxido
de azufre y partículas menores a 10 micras se consideran
promedios móviles.
Como
se puede apreciar el contaminante que se mantuvo durante un
mayor número de horas sobre la norma de calidad del aire
resultó ser las partículas menores a 10 micras,
seguido por el ozono.
Se
observa que el comportamiento de las concentraciones máximas
de partículas sigue un patrón que marca un considerable
ascenso durante los meses de invierno y una disminución
notable en primavera y verano. Este hecho encuentra explicación
en las condiciones meteorológicas que dificultan la dispersión
de los contaminantes durante los meses fríos. Al comparar
los años es de notar la tendencia descendente del número
de horas sobre la norma. En efecto, en 1995 y 1996 este número
se redujo en más de un 50% con respecto a 1994.
Figura
3. Horas sobre la norma por contaminante, 1993-1996
Las
principales fuentes de emisión de partículas,
de acuerdo al último inventario de emisiones (sección
6.3), son de tipo industrial y por la erosión del suelo.
Por tanto es necesario promover la utilización de equipos
de control de emisiones de partículas para el sector
industrial mediante incentivos adecuados y reforzar las acciones
de abatimiento de estas emisiones por erosión, tales
como la reforestación y el enverdecimiento de áreas
urbanas, de asfaltado de calles y avenidas y la aplicación
de cloruro de calcio en lechos de ríos y canchas deportivas.
El
ozono es el contaminante que ocupa el segundo lugar en importancia
en cuanto al número de excedencias a la norma de calidad
del aire. En la figura anterior se observa que el número
de horas sobre la norma de ozono aumenta generalmente en verano
y, ocasionalmente, en los meses de invierno. Durante el periodo
de 1993 a 1995 se observa una tendencia a la baja en el número
de violaciones. Sin embargo, éste volvió a repuntar
en 1996. Por lo tanto, es necesario llevar a cabo acciones en
el corto plazo que garanticen una reducción de emisiones
de precursores de ozono, es decir, de óxidos de nitrógeno
e hidrocarburos. Entre ellas cabe mencionar el control de emisiones
de los procesos de combustión en los sectores industrial
y de servicios, y la reconversión de las flotillas de
uso intensivo a unidades que utilicen gas natural como combustible.
4.2.2
Análisis por zona
La
Figura 4 representa el número de horas sobre las normas
de calidad del aire por zona.
Figura
4. Horas sobre la norma por zona, 1993-1996
Como
se puede apreciar en la figura anterior, las zonas en que se
registraron concentraciones más altas de contaminantes
fueron la noroeste y suroeste.
Zona
suroeste : En esta zona se hace presente un mayor número
de excedencias a las normas de los contaminantes debido a que
la dirección predominante del viento en el Área
Metropolitana de Monterrey es de este a oeste, lo que genera
que los contaminantes producidos en áreas sean trasladados
hacia ésta.
Zona
Noroeste: La predominancia de las partículas menores
a 10 micras es una de las características de esta zona,
sobre todo durante los meses de invierno cuando se presentan
los mayores índices de contaminación. La generación
de partículas se debe en parte a los procesos de extracción
de piedra caliza.
Zona
Centro: Los óxidos de nitrógeno son el principal
contaminante en esta zona debido al elevado tráfico vehicular.
Este contaminante es también trasladado hacia otras áreas
por la acción del viento.
Zona
Noreste: En el mes de enero de 1995 se registraron en
esta zona las primeras tres horas sobre la norma de monóxido
de carbono desde el inicio de operaciones de la red de monitoreo.
Este suceso se repitió únicamente en diciembre
de 1996. Sin embargo, el contaminante que más incide
son las partículas menores a 10 micras y, en segundo
lugar, los óxidos de nitrógeno. El alto grado
de industrialización de esta zona, junto con el elevado
tráfico vehicular explica este comportimiento.
Zona
Sureste: Esta zona es la que presenta menor incidencia
en violaciones a la norma. El contaminante principal durante
el periodo 1993 a 1995 fue el bióxido de nitrógeno.
Sin embargo, en el último año se ha observado
un número superior de violaciones a la norma de partículas
y ozono.
4.3
Diagnóstico de la contaminación por ruido
En
el Área Metropolitana de Monterrey el problema de la
contaminación por ruido ha sufrido un notable incremento,
sobre todo en las dos últimas décadas, debido
al crecimiento urbano que ha producido un constante aumento
de operaciones y unidades mecanizadas. Ya en 1983, investigadores
de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
de la Universidad Autónoma de Nuevo León desarrollaron
un primer estudio sobre la zonificación de la ciudad
de Monterrey de acuerdo a los niveles sonoros. En la Tabla 7
se muestra un resumen de los resultados que se reportan en el
estudio.
Tabla
7. Niveles promedio de ruido en el Municipio de Monterrey*
Fuente:
U.A.N.L. (1991) (2)
* Criterio: máximo recomendable 50 dB(A).
En
cuanto a las fuentes de ruido, los datos arrojados por una encuesta
a 5,000 habitantes realizada dentro de esta misma investigación
señalaron que: i) un 52% de la población del área
metropolitana se queja principalmente del ruido producido por
el tránsito de vehículos, que es calificado como
frecuente e intenso; ii) un 34.4% de los entrevistados se quejan
del ruido producido por radios, del cual aseveran que además
de frecuente es intenso; iii) un 27.4% señala que la
música ocupa el tercer lugar como ruido frecuente e intenso;
iv) contrario a lo que pudiera suponerse debido a que el área
analizada es predominantemente industrial, es muy bajo el porcentaje
de personas que aluden al ruido de fábricas como frecuente
e intenso. Cabe aclarar que en este punto no se está
haciendo referencia a talleres, sino solamente a establecimientos
industriales.
Durante
el año de 1993 se recibieron en la Subsecretaría
de Ecología un total de 1,241 denuncias de las que 319
fueron debidas al ruido, siendo solamente superadas por aquéllas
provocadas por olores. Las situaciones fueron en algunos casos
muy particulares y se pudieron contabilizar casos de golpes
de martillo, prensas hidráulicas, compresores, movimientos
de metal, inyectores, vibradores, bloqueras, esmeriles, cortadoras,
calentamiento de motores, ferias, aullidos de animales y gritos
del vecino, entre otros. Los porcentajes de quejas presentadas
por ruido durante los años de 1994 y 1995 son similares.
Los municipios de Monterrey y San Nicolás de los Garza
reportan una situación análoga.
Mediciones
de nivel sonoro en límites de predio realizadas durante
el transcurso de inspecciones a establecimientos industriales
en el estado en el periodo 1993-1995 se indican en la Tabla
9. Asimismo, se han llevado a cabo monitoreos esporádicos
de emisiones de ruido, por el método dinámico,
provenientes de unidades de transporte urbano. Sin embargo,
no se posee un diagnóstico completo sobre la contaminación
por ruido en el área metropolitana, ni un inventario
de las fuentes que lo producen. Se requiere, pues, de acciones
que respondan a estas necesidades.
Un
aspecto muy importante en el control de la contaminación
por ruido es la de contar con un marco legal adecuado bajo el
cual se actúe. El artículo 155 de la Ley General
de Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente
estipula la prohibición de la contaminación por
ruido. En 1982 se publicó el Reglamento para la Protección
del Ambiente contra la Contaminación Originada por la
Emisión de Ruido en el que se establecen límites
máximos permisibles de emisión de acuerdo a la
fuente de generación. Así encontramos que el artículo
11 aplica a fuentes fijas, el artículo 29 a vehículos
automotores (automóviles, autobuses, camiones de carga,
camionetas y motocicletas) recién manufacturados, el
artículo 49 a autotransportes de servicio público
federal de carga y pasaje y vehículos en circulación,
y el artículo 19 para circos, ferias y juegos mecánicos
que se instalen cerca de sitios donde el ruido entorpezca cualquier
actividad.
La
Ley de Equilibrio Ecológico y de Protección al
Ambiente del Estado de Nuevo León no cuenta con un reglamento
específico para ruido, la redacción de dicho reglamento
debe ser una prioridad a corto plazo en la lucha contra la contaminación
en el Área Metropolitana de Monterrey.
Tabla
9. Niveles promedio de ruido emitido por giro industrial
