Atribución de fuentes de contaminación al material particulado PM 2.5 de Cundinamarca

Abstract

En este documento se presenta un estudio integral sobre el material particulado PM2.5, de 4 localizaciones representativas de Cundinamarca, con el fin de analizar la procedencia del mismo mediante diversas metodologías En el numeral 4 se presenta la introducción a la problemática y a los modelos de receptores, principal herramienta utilizada para este estudio, y también se presentan varios estudios sobre la calidad del aire de distintas localizaciones para entender la problemática comparativamente. En el numeral 5 se presentan los antecedentes de estudios realizados por estas metodologías de análisis por modelos de receptores, ya sean modelos CMB u otros modelos. En el numeral 6 se encuentra el marco teórico al respecto del material particulado, su peligrosidad, fuentes y demás, además del marco teórico referente a los modelos de receptor como lo son CMB PMF y UNMIX, su aplicabilidad y trasfondo matemático, con especial énfasis en el modelo CMB. En el numeral 7 se describen los métodos utilizados para el desarrollo de este trabajo, la selección de sitios de medición y su representatividad de las condiciones de Cundinamarca y la descripción de los mismos, los métodos de muestreo del aire y de análisis químico del material particulado PM2.5 En el numeral 8 se presentan los resultados y la discusión de los mismos comparativamente con los resultados de otros estudios y mediante la aplicación de diversas metodologías para la estimación del origen del mismo. Se tiene en el subnumeral 8.1 los resultados de medición de material particulado, recuento y composición, en el subnumeral 8.2 se muestra la composición del PM2.5 respecto a los iones más importantes, en el subnumeral 8.3 a 8.5 se analiza la composición de masa carbonácea (OC y EC) y la relación OC/EC y se estima el OC secundario, en el subnumeral 8.6 se indica la relación OM/OC y la reconstrucción másica, en el numeral 8.7 se indican las cantidades de carbono orgánico soluble e insoluble en agua, en el subnumeral 8.8 y 8.9 se analizan diversos compuestos orgánicos como PHAs (por sus siglas en ingles polycyclic aromatic hydrocarbons -hidrocarburos aromáticos policíclicos), levoglucosano, Hópanos y piceno, se analizan las relaciones de PHAs indicando un posible origen del material particulado, se determina los riesgos de carcinogenicidad de los mismo y se determinan las series de alcanos medidas indicando igualmente un posible origen del material particulado respecto a concentraciones diferenciales de alcanos pares e impares. En los subnumerales 8.10 y 8.11 se analizan las imágenes de profundidad óptica de aerosol (aerosol optical Depth o AOD) junto con fotografías de incendios satelitales y se analizan las trayectorias reversas calculadas con el programa HySplit. Por último, en los numerales 8.12, 8.13 y 8.14 se presentan los resultados de la atribución de fuentes de contaminación mediante el método CMB. 17 En el numeral 10 y numeral 11 se presentan las conclusiones y recomendaciones. Se encontró como principal resultado de la atribución de fuentes por CMB que las fuentes de contaminación arrojadas por el modelo para Soacha y Mosquera son similares y son quema de carbón (mixto y café respectivamente), quema de gas natural, emisiones debidas a vehículos de gasolina y a Diesel y quema de madera. Ningún perfil usado fue apropiado para representar lo datos de Nemocón y Briceño. Sin embargo, según los análisis realizados se espera que estos dos sitios tengan cualitativamente las mismas fuentes, excepto Briceño, en el cual no se espera que haya contribución por quema de carbón. La concentración de material particulado PM2.5 para las 4 localizaciones fue en promedio de 35.13, 30.26, 85.29, 17.19 µg/m3 para Soacha, Mosquera, Nemocón y Briceño, respectivamente. La contribución del carbón al material particulado PM2.5 es en promedio 12.72 ± 7.34 µg/m3 en Soacha, mientras que en Mosquera es de 8.98 ± 1.70 µg/m3. Las contribuciones de la quema de Diesel y gasolina en Soacha son de 6.27 ± 2.56 µg/m3 y 2.65 ± 0.61 µg/m3 mientras que en Mosquera las contribuciones son de 5.08 ± 1.07 µg/m3 y 4.21 ± 0.88 µg/m3, La contribución del gas natural es de 0.10 ± 0.06 µg/m3 para Soacha y para Mosquera esta contribución es de 1.99 ± 0.33 µg/m3. Finalmente, la contribución de la quema de madera en Soacha es de 5.49 ± 2.00 µg/m3, mientras que en Mosquera esta contribución es de 1.99 ± 0.33 µg/m3. Los resultados obtenidos de la atribución de fuentes son coherentes con los encontrados para otras ciudades de similares condiciones, excepto que no se presentan contribuciones como la del detrito vegetativo y polvo de las vías y también son cosistentes con los resultados obtenidos mediante los otros análisis realizados en este trabajo. Se identifica un gran riesgo carcinogénico y mutagénico del aire de los 4 sitios de medición, en especial en Nemocón. Se concluye también que los perfiles usados pueden ser aplicados a las fuentes de Colombia, pero falta mayor estudio alrededor de Briceño y Nemocón, lugares donde no funciono la atribución.