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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*

Zona

Características

Nivel sonoro promedio dB (A)

Residencial Alta

100% área residencial,
ingreso económico alto

60.9

Residencial Media

100% área residencial,
ingreso económico medio

58.9

Residencial Baja

100% área residencial,
ingreso económico bajo

63.7

Residencial-Comercial

75% residencial, 25% comercial

71.3

Residencial-Industrial

75% residencial, 25% industrial

65.9

Comercial-Residencial

50% comercial, 50% residencial

71.0

Industrial-Residencial

50% industrial, 50% residencial

68.1

Fuente: U.A.N.L. (1983) (1)
* Criterio: máximo recomendable 68 dB(A) en el día y 65 dB(A) en la noche.

 

En las tres zonas residenciales evaluadas los niveles sonoros resultaron por debajo de los niveles marcados por el reglamento federal de ruido vigente en esa época. Las dos zonas comerciales seleccionadas presentaron niveles sonoros promedio por encima de aquéllos señalados en el reglamento, por tanto no resultaron recomendables para casa habitación. Por último se concluyó que las zonas industriales y residenciales no son compatibles desde el punto de vista acústico. Es importante aclarar que las zonas residenciales evaluadas en el estudio lo eran al 100% y que, actualmente, hay una tendencia a la desaparición de las zonas residenciales puras debido a la gran hibridación del uso del suelo provocada en los últimos años por la severa crisis económica por la que atraviesa nuestro país.

Más recientemente, personal de las Facultades de Trabajo Social y de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León realizó una investigación para conocer la relación existente entre las variables sociodemográficas y la percepción y opinión de la población del Área Metropolitana de Monterrey con respecto al ruido. En este estudio se reportan mediciones de los niveles sonoros en el interior de viviendas de los diferentes municipios del área metropolitana. En la Tabla 8, donde se indican niveles de ruido por estrato socioeconómico, se puede observar que hay una relación directa entre el confort acústico y el estrato socioeconómico debida a factores como el diseño de la colonia, tamaño de los predios, características de construcción, estado de los vehículos, hábitos, etc.

En el estudio también se determinó que un 80% de las viviendas del Área Metropolitana de Monterrey tiene un nivel de ruido que sobrepasa el nivel máximo recomendado para obtener un confort acústico satisfactorio para el descanso y la comunicación en el interior de la casa, aún considerando el criterio más laxo de 50 dB (A).

 

Tabla 8. Niveles de ruido promedio en el interior
de viviendas por estrato socioeconómico*

Estrato socioeconómico

Nivel sonoro promedio dB (A)

Marginal

59.8

Bajo

59.7

Medio Bajo

59.1

Medio Alto

56.3

Alto

54.5

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

Tipo de industria

Nivel sonoro
promedio* dB (A)

Automotriz

•  Mecánica

•  Enderezado y Pintura

 

59

76

Del Vidrio

64

Metal Mecánica

•  Pailera

•  Cromado

 

90

70

Química

61

Del curtido

59

Fabricación de muebles

85

Textil

60

Alimenticia

60

Papelera

65

Del vestido

64

De la construcción

78

Fuente: Gobierno del estado de Nuevo León, Subsecretaría de Ecología, Departamento de Inspección y Vigilancia
* Criterio: máximo permitido 68 dB(A) en el día y 65 dB(A) en la noche.

 

(1)Medina, M., Elizondo, F., “Zonificación de la ciudad de Monterrey de acuerdo a los Niveles Sonoros; Reporte Final”, Ed. U.A.N.L., Monterrey, México (1983).

(2)Elizondo, F., Cárdenas, R., Huerta, B., Adame, E., “Contaminación Ambiental por Ruido en el área metropolitana de Monterrey; Niveles, Percepción y Opinión”, Ed. U.A.N.L., Monterrey, México (1991).

 

 

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Última Actualización: 15/11/2007